- •Сибирский государственный аэрокосмический университет
- •Оглавление
- •Введение
- •Содержание, оформление практических работ, порядок защиты
- •Практическая работа №1 « Расчет параметров газов и их смесей»
- •Практическая работа №2 «Расчет термодинамических процессов»
- •Практическая работа №3 «Процессы паротурбинных установок»
- •Практическая работа №4 «Определение параметров истечения газа и пара из сопел»
- •Практическая работа №5 «Тепловой расчет теплообменных аппаратов»
- •Практическая работа №6 «Расчет параметров топлива и процесса горения»
- •Практическая работа №7 «Тепловой расчет котельного агрегата»
- •Приложение
- •Библиографический список
Практическая работа №5 «Тепловой расчет теплообменных аппаратов»
Тема: Теория теплообмена.
Цель:Научиться рассчитывать теплообменные процессы.
Общие сведения:
Теплообменные аппараты
Основными уравнениями для теплового расчета теплообменных аппаратов являются: уравнение теплового баланса, уравнение теплопередачи, уравнение массового расхода теплоносителя.
Уравнение теплового балансав наиболее общей форме имеет вид
,
(3.33)
где G1, G2,
- массовые расходы горячего и холодного
теплоносителей соответственно;
- энтальпия горячего теплоносителя на
входе и на выходе теплообменника;
- энтальпия холодного теплоносителя на
входе и на выходе;
- передаваемая теплота от горячего
теплоносителя к холодному.
Уравнение (3.33) записано без учета потерь тепла в окружающую среду.
Для теплообменников, в которых теплоносители не изменяют своего агрегатного состояния (не испаряются, не конденсируются), а только нагреваются или охлаждаются, уравнение теплового баланса (3.33) может быть записано в виде
,
(3.34)
где ср1, ср2,
- средние изобарные теплоемкости
теплоносителей для данных интервалов
температур.
Уравнение теплопередачиописывает передачу тепла от горячего теплоносителя к холодному через стенку поверхности теплообмена
,
(3.35)
где F, м2– площадь поверхности теплообмена;К,
- средний коэффициент теплопередачи от
горячего теплоносителя к холодному
через стенку;
- средний температурный напор (средняя
разность температур теплоносителей).
Расчет среднего температурного напора
(
)
зависит от схемы движения теплоносителей
(прямоток, противоток, перекрестный ток
или иная схема). В учебнике [4] на рис.
19.2, с. 383 представлены графики изменения
температур теплоносителей вдоль
поверхности нагрева для прямотока и
противотока.
Для прямотока(рис. 19.2 а,б) температурный
напор на входе всегда больший (
),
на выходе – меньший (
).
Средний температурный напоррассчитывается по формуле
(3.36)
Для противотока
на рис. 19.2 в
,
;
на рис. 19.2 г
.
Средний температурный напор также рассчитывается по формуле (3.36).
Для других схем движения теплоносителей средний температурный напор вычисляют по формуле
,
(3.37)
где
пр– средний температурный напор для
противотока, рассчитанный по (3.36);
- поправочный коэффициент, определяемый
из номограммы для соответствующей схемы
движения теплоносителей. Безразмерные
величиныRиPрассчитываются по формулам:
.
По уравнению теплового баланса рассчитывают тепловой поток Q, Вт, передаваемый от горячего теплоносителя к холодному, по уравнению теплопередачи – площадь поверхности теплообменаF, м2.
Уравнение массового расхода теплоносителяимеет вид
(3.38)
где
- скорость движения теплоносителя;f,
м2– площадь поперечного
сечения потока теплоносителя;
- плотность теплоносителя.
Задание
Сетепая подогревательная установка (СПУ) состоит из двух теплообменников поверхностного типа: сетепого подогревателя СП и охладителя конденсата ОК- СПУ предназначена для покрытия нагрузки ни отопление сетевой водой.
Определить расход сетевой йоды Gсет.в..Исходные данные к задаче приведены в таблице 10.
Здесь Dсп- расход пара на СП, кг/с;
tпрям°С - температура прямой сетевой воды,
tобр°С - температура обратной сетевой воды.
Расчетная тепловая схема для задачи приведена на рисунке.
Для решения задачи необходимо составить уравнение теплового баланса для СПУ а целом (СП + ОК). Температуру охлажденного конденсата tокпосле ОК принять равной на 10 °С больше температуры обратки. Коэффициент, учитывающий потерю тепла в окружающую среду за счет несовершенства теплоизоляции теплообменников, принять рапным ηн=0,98.
Таблица 10-Исходные данные
|
Первая цифра шифра |
Dсп кг/с |
tпрям °С |
Вторая цифра шифра |
tобр °С |
Примечания
|
|
0 |
2,0 |
110 |
0 |
35 |
При выборе давления
греющего пара рсппринять
недогрев сетевой воды в СП до
температуры насыщенна греющего
пара,
|
|
1 |
2,5 |
115 |
1 |
40 | |
|
2 |
3,0 |
120 |
2 |
45 | |
|
3 |
3,5 |
125 |
3 |
50 | |
|
4 |
0,5 |
130 |
4 |
55 | |
|
5 |
1 |
135 |
5 |
60 | |
|
6 |
1,5 |
140 |
б |
65 | |
|
7 |
4 |
145 |
7 |
70 | |
|
8 |
4,5 |
150 |
8 |
65 | |
|
9 |
5,0 |
130 |
9 |
50 |

Пример решения
|
Дано:
|
Решение:
Воспользовавшись h-s диаграммами находим давление греющего пара, а затем энтальпии при заданных температурах и фазовых состояниях.
Определяем
Данные сводим в таблицу: |
|
Найти:
|
|
tпрям |
tобр |
tок |
tсп |
tисп |
|
˚С |
˚С |
˚С |
˚С |
˚С |
|
110 |
65 |
75 |
117 |
115 |
|
|
|
|
|
|
|
Hв.вых.сп |
Hв.вх.ок |
Hп.вых.ок |
Hп.вх.сп |
Hп.вых.сп |
|
кДж/кг |
кДж/кг |
кДж/кг |
кДж/кг |
кДж/кг |
|
465.19 |
271.635 |
313.425 |
2701.5 |
482.6 |
Составим уравнения теплового баланса для СП и ОК.
![]()
где G1, G2,
- массовые расходы горячего и холодного
теплоносителей соответственно;
- энтальпия горячего теплоносителя на
входе и на выходе теплообменника;
- энтальпия холодного теплоносителя на
входе и на выходе;
- передаваемая теплота от горячего
теплоносителя к холодному.
![]()
![]()
Зная что:

Составим общий баланс энергий системы

Правые части абсолютно идентичны, следовательно можем приравнять левые и выразить расход воды:

Подставив значения получим:

С учетом кпд системы
![]()
Ответ: ![]()
Вопросы для самоподготовки
Дайте определение процессу теплообмена.
Назовите виды передачи теплоты.
В чем измеряется передаваемое тепло.
От каких параметров зависит передоваемая теплота?
Запишите уравнение теплового баланса.
Запишите уравнение теплопередачи.
