56. Основные положения теплоотсчёта рекуперативных аппаратов

Т епловой расчет теплообменного аппарата может быть конструкторским, целью которого является определение площади теплообмена, и поверочным, при котором устанавливается режим работы аппарата и определяются конечные температуры теплоносителя. В обоих случаях основными расчетными уравнениями являются уравнение теплопередачи и уравнение теплового баланса где – количество теплоты, отданное горячим теплоносителем; Q₂=G₂C_p₂(t₂^’’-t₂^’)–количество теплоты, воспринятое холодным теплоносителем, – потери в окружающую среду; G₁,G₂ – массовые расходы; с_р1, с_р2 – удельные теплоемкости теплоносителей; – температуры горячего теплоносителя на входе и выходе из аппарата; – температуры холодного теплоносителя на входе и выходе его из аппарата, k – коэффициент теплопередачи; F – поверхность в теплообменном аппарате. В общем случае температура рабочих жидкостей в теплообменниках изменяется: горячая охлаждается, а холодная нагревается. Вместе с этим изменяется и температурный напор между ними . В таких условиях уравнение теплопередачи применимо лишь в дифференциальной форме к элементу поверхности dF: .Общее количество теплоты, переданное через всю поверхность, определяется интегралом этого выражения Это и есть расчетное уравнение теплопередачи. Здесь Δt – среднее значение температурного напора по всей поверхности нагрева. В тепловых расчетах важное значение имеет величина, называемая водяным эквивалентом, W, Дж/(с·°С), Вт/°С ,где – массовый расход теплоносителя; – скорость теплоносителя; ρ – плотность теплоносителя; f – площадь сечения канала. Если величину W ввести в уравнение теплового баланса, то оно принимает вид ,откуда . Последнее означает, что отношение изменений температур рабочих жидкостей обратно пропорционально отношению их водяных эквивалентов. Такое соотношение справедливо как для всей поверхности нагрева F, так и для каждого ее элемента dF, т.е. . Характер изменения температуры рабочих жидкостей вдоль поверхности нагрева зависит от схемы их движения и соотношения величин W₁ и W₂. Если в теплообменном аппарате горячая и холодная жидкости протекают параллельно и в одном направлении, то такая схема движения называется прямотоком. Если жидкости протекают параллельно, но в прямо противоположном направлении, – противотоком. если жидкости протекают в перекрестном направлении,– перекрестным током. Из рассмотрения графиков следует, что при прямотоке конечная температура холодной жидкости всегда ниже конечной температуры горячей жидкости , апри противотоке t₂^’’>t₁^’’.Следовательно, при одной и той же начальной температуре холодной жидкости при противотоке ее можно нагреть до более высокой температуры, чем при прямотоке. Значение ср. t напора при прямотоке , а при противотоке .