|
|
|
|
|
|
|
В |
общем случае |
в формуле (10.8) необходимо |
учиты |
вать |
переменность |
|
к и At |
• Коэффициент |
теплопере |
дачи |
к |
по длине |
поверхности |
теплообмена изменяется |
незначительно, |
и его в расчетах можно принимать посто |
янным. |
Если коэффициент к изменяется существенно, |
то его |
определяют по формуле |
|
|
|
П |
|
|
к |
|
(Ю .9) |
|
|
|
Тогда |
|
F |
|
|
Q |
= ~к JAtctF . |
(10. 10) |
|
|
|
о
Умножив и разделив правую часть уравнения (10.10) на
р, получим
|
|
Q |
= к ( |
j |
J A t o / f j f |
= к A t P , |
(10 .II) |
где |
- |
/ |
/ |
- |
О |
|
|
At - — |
\Atdp |
среднее значение температурного |
|
|
F J |
|
напора. |
|
|
Уравнение |
теплопередачи (1 0 .I I ) |
используется |
при рас |
чете |
теплообменных |
аппаратов. |
|
|
|
Конструктивный расчет теплообменных аппаратов |
При проведении конструктивного расчета теплообмен |
ных аппаратов заданы |
его теплопроизводительность Q , |
начальные температуры и весовой расход теплоносителя.
Задачей расчета |
является |
определение площади поверх |
ности |
теплообмена р |
. |
|
Для |
расчета |
Р |
используется формула |
Из формулы (10.12) видно,_что расчет сводится к оп ределению величин к и At .
Для цилиндрической стенки коэффициент теплопередачи к , отнесенный к наружной поверхности, рассчиты
вается по формуле
|
|
f l - |
' |
ctH |
|
|
|
|
|
|
|
|
diH |
SA |
d tH+ Ct |
где |
|
- |
коэффициент |
теплоотдачи от грещей рабо |
|
|
|
чей среды к стенке| |
|
£ |
- |
коэффициент |
теплоотдачи от стенки к на |
|
|
|
|
|
греваемой рабочей среде*
Л- коэффициент теплопроводности материала теплопередаицей поверхности.
Методы расчета коэффициентов теплоотдачи были рас смотрены ранее. Отметим только, что при больших зна
чениях |
|
и с<£ термическое |
сопротивление стенки |
~ |
fa |
JtltL |
существенно влияет на величину коэффи- |
с1Л |
|
с* |
— |
. |
При малых значениях оСу |
циента теплопередачи к |
иэто влияние менее существенно.
Влиять на увеличение коэффициента теплопередачи можно как за счет уменьшения термического сопротивле
ния стенки, |
так и за |
счет |
увеличения коэффициентов |
теплоотдачи |
oi, |
и |
с< |
* |
При этом необходимо учиты- |
|
|
|
s |
- |
необходимо увеличи |
вать, что для увеличения |
|
к |
вать меньшее |
значение |
оС. . |
|
Рассмотрим для |
упрощения |
плоскую стенку, ког^а ее |
термическим сопротивлением можно |
пренебречь ( — ^ 0 ). |
Для такой стенки коэффициент теплопередачи рассчиты вается по формуле
|
к = |
+ |
°^1 °^з |
■- С<. |
|
|
|
(Ю .IS) |
|
L |
cLt+ |
oCt+ |
|
|
|
|
В приведенной зависимости отношение |
-------— - |
а |
|
всег- |
да меньше единицы. Допустим, что |
|
|
|
Из |
формулы (10.13) |
видно, что коэффициент теплопередачи |
к |
всегда |
будет_меныпе меньшего |
значения |
оС |
|
В данном случае |
к |
будет |
меньше |
у |
. Таким об |
разом, увеличивать коэффициент теплопередачи |
|
к |
не |
обходимо за |
счет |
увеличения |
наименьшего |
■=* |
|
|
|
|
Указанное |
положение |
наглядно иллюстрируется |
следу |
ющим примером. Допустим, что коэффициенты теплоотдачи
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
равны |
|
= 500 вт/м2»град |
и |
= |
10000 |
вт/м2. град |
Коэффициент |
теплопередачи |
к |
в соответствии |
с |
форму |
лой (10.13) |
будет равен |
к = |
476 |
вт/м2«град. Увели |
чим в два |
раза |
е<г . Коэффициент |
теплопередачи |
к |
при этом |
станет |
равным |
к = |
488 |
вт/м^.град, |
т .е . |
несмотря |
на |
значительное |
увеличение с |
, величина |
кувеличилась несущественно и осталась меньше
При увеличении в два раза |
коэффициент тепло |
передачи к |
|
становится |
равным |
к = 910 |
вт/м^. град |
т .е . имеет место |
существенное увеличение к |
, хотя |
по величине |
он остается меньше, чем |
оС t . |
|
Рассмотрим методику вычисления среднего температур |
ного напора |
At_ . |
|
|
|
Величина |
At |
зависит |
от схемы движения |
рабочих |
сред в теплообменном аппарате, величин входных темпе ратур и водяных эквивалентов. Если не происходит фазо вого превращения рабочей среды, то ее температура из меняется монотонно. При фазовом поевращении темпера
тура рабочей среди практически остается постоянной. Схемы движения рабочих сред в теплообменных аппаратах приведены на рис. 10.I .
Характер изменения температур рабочих сред вдоль поверхности теплообмена определяется как схемой дви жения, так и соотношением их водяных эквивалентов.
Закономерности изменения температур рабочих сред для прямотока и противотока при различных соотношениях водяных эквивалентов приведены на рис. I 0 .2 .
Выведем зависимость для в-аховдения среднего темпе ратурного напора. Рассмотрим случай прямотока рабо чих сред (рис. 10.3)
Для элемента поверхности d F количество тепла, передаваемого в единицу времени от одной рабочей среди к другой, характеризуется зависимостью
d Q = к (it - t2)df. |
(Ю . 14) |
В процессе теплообмена температура греющей среды умень
шается на величину dt{ |
, |
а |
холодной - увеличивает |
ся |
на dt& . Следовательно, |
уравнение теплового балан |
са |
запишется в виде |
|
|
|
|
d Q = ~ |
~ Qg |
dt£ f |
откуда
(10.15)
В соответствии с (10.15) элементарное изменение температурного напора будет равно
