Тепловой и гидромеханический расчет теплообменного аппарата рекуперативного типа

      .

      , (15)

      .

     Определяем  плотность теплового потока на 1 м² для прямотока:

      , (16)

       .

      1.4 Определение площади поверхности и числа секций теплообменника

      Площадь поверхности для прямотока:

       , (17)

       .

      Определяем  число секций для прямотока

       , (18)

       .

      Число секций принимаем равное 5, и для него определяем длину одной секции:

       ,

       .

      Определяем  температуры поверхностей стенок трубы

       ; (19)

       .

       ; (20)

       .

      При этих температурах и

      1.5 Определяем погрешность вычислений

      Для горячего теплоносителя:

       ;

      В расчете принимали:

       .

      

      Погрешность составляет .

      Для холодного теплоносителя:

       ;

      В расчете принимали:

       .

      

      Погрешность составляет .

      Совпадение  достаточно точное.

      1.6 Дополнительное задание

      Для определения, какая из схем движения теплоносителей, прямоток или противоток, более эффективна, проведем расчет теплообменный аппарат при тех же параметрах, но работающий по схеме противоток.

      , (21)

      .

     Определяем  плотность теплового потока на 1 м² для прямотока:

      , (22)

       .

      Площадь поверхности для прямотока:

       , (23)

       .

      Определяем  число секций для прямотока

       , (24)

       .

      Число секций принимаем равное 4. Из выше проведенных расчетов можно сделать вывод, что наиболее эффективен теплообменник с противоточным направлением движения теплоносителей. 

 

       2 ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ 

     2.1 Определение потерь напора

     Находим потери напора при движении теплоносителей:

      . (25)

      , (26)

где   – потери напора по длине;

        – потери местного сопротивления,  т.е. на повороты и сужения.

     В расчете принимаем, что труба  гладкая, следовательно, коэффициент  Дарси определяется по формулам:

      , (27)

      ;

      , (28)

      .

     Зададимся длиной кольцевого канала равной и определим длину прямой секции для нахождения потерь при движении горячего теплоносителя (греющей воды):

      ;

      .

     Длина секции для холодного теплоносителя (нагреваемой водой):

      ;

      .

     Находим потери напора по длине:

• для горячего теплоносителя (греющей воды):

        (29)

       ;

• для холодного теплоносителя (нагреваемой водой):

       , (30)

       .

     Находим потери напора на местные сопротивления:

• для горячего теплоносителя (греющей воды):

        (31)

       ;

• для холодного теплоносителя (нагреваемой водой):

       , (32)

       .

     Определяем  полные потери напора при движении:

• горячего теплоносителя (греющей воды):

        (33)

       .

• холодного теплоносителя (нагреваемой водой):

        (34)

       .

 

       2.2 Определение объемного расхода теплоносителей

       , (35)

• горячего теплоносителя (греющей воды):

       ;

• холодного теплоносителя (нагреваемой водой):

       .

      2.3 Определение мощностей насосов

       . (36)

     В работе принимаем КПД насоса равным 65%.

• горячего теплоносителя:

       ;

• холодного теплоносителя:

       .

 

      ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

     В данной работе был произведен поверочный расчет теплообменного аппарата типа «труба в трубе» при движении теплоносителей по типу прямоток, определены параметры  теплообмена и его преимущества и недостатки по сравнению с теплообменным аппаратом, работающим по типу противоток. Так же в работе определялись мощности насосов, которые должны подавать теплоносители, для обеспечения протекания теплоносителей по трубам теплообменного аппарата. 
 

 

      БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 

     1. Гриценко М.В. Теплотехника: лабораторный практикум/ М.В.Гриценко, А.В.Гриценко. – Благовещенск: Амурский гос. ун-т, 2006.

     2. Нащекин В.В. Техническая термодинамика  и теплопередача: учеб. пособие для вузов. – 3-е изд., испр. и доп. – М.: Высш. школа, 1980.

     3. Краснощеков Е.А. Задачник по  теплопередаче: учеб. пособие для  вузов./ Е.А.Краснощеков, А.С.Сукомел.  – 4-е изд., перераб. – М.: Энергия, 1980. 
 

 

      ПРИЛОЖЕНИЕ А

     Схема теплообменника труба в трубе 

     Рисунок 1 – Схема теплообменника труба в трубе

 

      ПРИЛОЖЕНИЕ Б

     Диаграмма распределения температур в теплообменнике с прямотоком

     Рисунок 2 – Диаграмма распределения температур в теплообменнике с прямотоком

     

     Рисунок 3 – Диаграмма распределения температур в теплообменнике с противотоком