Тепловой баланс теплообменного аппарата

Основу теплового расчета поверхностного теплообменного аппарата составляют уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи.

При отсутствии тепловых потерь в окружающую среду тепловой поток от теплоотдающего теплоносителя равен тепловому потоку к тепловос- принимающему теплоносителю Ф2 (Ф1 = Ф2 = Ф) — таков физический смысл уравнения теплового баланса:

Схемы движения теплоносителей

Рис. 12.2. Схемы движения теплоносителей

или

где Ф — тепловой поток, Вт; тТ массовый расход жидкости, кг/с; срт - средняя удельная массовая теплоемкость теплоносителя при постоянном давлении, Дж/(кг • К); t — температура теплоносителей, °С; i — удельная энтальпия теплоносителя, Дж/кг.

Нижним индексом 1 отмечены величины, относящиеся к теплоотдающему теплоносителю, 2 — к тепловоспринимающему. Верхним индексом

«штрих» (') помечены температуры и удельные энтальпии теплоносителей при входе в теплообменный аппарат; «двойной штрих» (") — те же параметры теплоносителей при выходе из аппарата.

Обозначим произведение массового расхода жидкости на среднюю удельную теплоемкость W = тпхсрт и изменения температур теплоносителей At{ = t[ -1" и Д?2 = t'{-t2 соответственно теплоотдающего и тепловоспринимающего. Величину W, кДж/К, называют условным эквивалентом или полной теплоемкостью массового расходаК Тогда уравнение теплового баланса (12.1) можно записать так:

Из (12.3) следует

Из (12.4) получаем, что изменения температур жидкостей обратно пропорциональны произведениям их массовых расходов на удельные теплоемкости.

Введем обозначения для разностей удельных энтальпий жидкостей:

Тогда уравнение теплового баланса (12.2) можно записать так:

Из (12.5) следует

т.е. изменения удельных энтальпий теплоносителей обратно пропорциональны их условным эквивалентам.

Уравнения (12.1), (12.3) и (12.4) можно применять только в случае отсутствия фазовых превращений (кипения, конденсации) одного или обоих теплоносителей в теплообменном аппарате, а уравнения (12.2), (12.5) и (12.6) — для всех случаев теплообмена при наличии или отсутствии фазовых превращений жидкости.

На рис. 12.3 показаны характерные кривые изменения температур жидкостей при движении их вдоль поверхности нагрева площадью А в зависимости от отношения / W2 для прямотока и противотока.

В соответствии с формулой (12.4) наибольшее изменение температуры At происходит у того теплоносителя, у которого произведение массового расхода на удельную теплоемкость тТсрт меньше.

1 Прежнее название, когда теплоемкость для воды в устаревших единицах измерения равнялась 1 ккал/(кг • °С), — водяной эквиваленту поскольку Щ численно равнялось эквивалентному расходу воды, имеющему ту же полную теплоемкость, что и расход рассматриваемого теплоносителя теплоемкостью срт.

Изменение температур при различных схемах движения теплоносителей

Рис. 12.3. Изменение температур при различных схемах движения теплоносителей:

а — прямоток; б — противоток

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >