3. Методические указания

Тепловая нагрузка аппаратов, расходы теплоносителя.

Тепловую нагрузку определяют из уравнения теплового баланса аппарата. В зависимости от условий протекания процесса тепловой баланс может быть выражен уравнениями:

при постоянно агрегатном состоянии теплоносителей

при изменении агрегатного состояния одного из теплоносителей

при изменении агрегатного состояния обоих теплоносителей

В этих уравнениях: Q - тепловая нагрузка; G1, G2 - расходы теплоносителей, не изменяющих агрегатного состояния; D1, D2 - расходы теплоносителей, изменяющих агрегатное состояние; c1, c2 - средние удельные теплоемкости теплоносителей; t'1, t''1 и t'2, t''2 - начальные и конечные температуры теплоносителей; i1п, i2п - теплосодержание пара; i1к, i2к - теплосодержание конденсата.

Расчет температурного режима теплообменника.

Расчет температурного режима теплообменника состоит в определении средней разности температур и вычисления средних температур теплоносителей. В зависимости от направления движения в теплообменных аппаратах рабочих сред теплообменники делятся на аппараты прямоточные, противоточные, с перекрестным и смешанным током (сложное направление течения теплоносителей).

Для прямоточной и противоточной схем среднюю разность температур определяют как среднее логарифмическое значение по формуле:

Если температура рабочих сред изменяется вдоль поверхности нагрева незначительно, то есть отношение

Формулы для вычисления средней разности температур для схем перекрестного и смешенного токов громоздки и неудобны. В расчетной практике рекомендуется для таких случаев сначала определять средне логарифмическую разность температур, как для противотока, а затем вносить соответствующую поправку (находится по графикам и таблицам).

Определение коэффициента теплопередачи и поверхности теплообмена.

Коэффициент теплопередачи К, входящий в основное уравнение теплообмена, характеризует сложный теплообмен в целом и может быть представлен как функция коэффициентов теплоотдачи по обеим сторонам от разделяющей стенки, а также термических сопротивлений стенки и загрязнений. Значение К зависит от формы стенки, разделяющей теплоносители.

Для плоской многослойной стенки:

Для цилиндрической стенки (внутренний диаметр d1, наружный d2):

Коэффициент теплоотдачи определяют из соотношения:

Поверхность теплообмена вычисляется по расчетной формуле:

Если поверхность компонуется из труб, то:

где dp - расчетный диаметр труб; l - длина труб; n - число труб.