Мм4.Сравнение эффективности схем прямоток и противоток
Отличие прямотока от противотока незначительно, когда( 
меньше 0,05 или больше 10; в случае фазовых превращений 
– кипение второго теплоносителя и 
– конденсация первого теплоносителя,), т.е.Эффективность прямотока и противотока практически одинакова когда имеется слабое изменение температуры одного из теплоносителей по сравнению с изменением температуры другого или по сравнению со средним температурным напором. Во всех же остальных случаях схема противоток является наиболее эффективной, так как:
1. Максимальная температура холодного теплоносителя на выходе из теплообменного аппарата может быть выше минимальной температуры горячего теплоносителя на выходе из ТА 
;
2. При одних и тех же начальных и конечных температурах теплоносителей средний температурный напор при противотоке больше, чем при прямотоке.
При прямотоке понижение температуры греющего (горячего) теплоносителя по ходу движения сопровождается повышением температуры нагреваемого (холодного) теплоносителя. Это влечет за собой два важных следствия:
1. Максимальная температура холодного теплоносителя 
на выходе из ТА не может быть выше минимальной температуры горячего теплоносителя 
(всегда 
, 
при 
)
2. Несмотря на наличие большой разности температур на входе 
при больших значениях изменения температур теплоносителей 
и 
, величина 
оказывается очень малой, что приводит из-за большого значения 
к снижению 
и соответственно росту необходимой поверхности теплообмена 
.
Единственным преимуществом прямотока является меньшее значение максимальной температуры поверхности теплообмена (которая лежит между температурами горячего и холодного теплоносителя) и меньший градиент температур по длине, что приводит к меньшей величине температурных деформаций. Это преимущество используется при конструировании высокотемпературных ТА, облегчает условия работы металла ценой увеличения габаритных размеров и массы
Расчет среднего температурного напора при сложных движениях теплоносителей
Графоаналитический метод расчета среднего температурного напора
Коэффициент теплопередачи в ТА для гладкотрубчатых и плоских поверхностей теплообмена
е 
средний температурный напор
Q,Вт=const. Тепловой поток:
Теплопередача через многослойную плоскую стенку.
Коэффициент теплопередачи в оребренных поверхностях теплообмена.
Удельные поверхности на 1м длины трубок м2/м=м
Оребренная
А. Поперечное оребрение
А.Квадратные ребра
Б. Круглые ребра
Уравнение теплового баланса при расчете ТА
I. Теплообмен без фазовых превращений
II. Конденсация насыщенного пара
энтальпия пара и конденсатора, ДЖ/кг
III. Конденсация перегретого пара
IV. Нагрев, кипение жидкости (парообразование), перегрев пара
Обобщенные уравнения для расчета газожидкостных ТА(ВО,ТП(СП);ГО и газогазовых ТА(ВП(Р),ГП(Р)
Коэффициент сужения фронтального сечения
Расчет ВО,ТП(СП)-ОГТУ ГО-ЗГТУ. Принцип расчета воздухо и газоохлодителей ГТУ с перекрестной схемой движения теплоносителей по обобщенным уравнениям.
— плотность воздуха
Zl=zг,Z2=Zв
Температура «t»-C
Расчет: 1.Средний температурный напор
, ºC
2. Средняя температура воды
, ºC
3. Теплофизические свойства воды
4. Средняя температура газа
, ºC
5. Теплофизические свойства газа
, где 
, Па
— давление газа на входе в ТА, Па
— заданное гидродинамическое сопротивление
6. Тепловая нагрузка
, Вт
-расход газа, кг/с
7. Коэффициент эффективности тепловой работы
8. Относительное термическое сопротивление газового теплоносителя
— воздух углекислый
— гелий
— воздух, углекислый газ
— гелий
9. Коэффициент и степени в уравнениях конвективного теплообмена и гидродинамического сопротивления
Треугольная разбивка трубок:
dн/dвн=6/5; 8/6; 10/8; 12/10; 15/13; 16/14; 17/15; 18/16; 19/17; 20/18
10. Полная длинна пути газа.
Lr = […] 
, м
11. Глубина трубного пучка
,м
12. Относительное фронтальное сечение
, м 2 (кг/с)
13. Полное фронтальное сечение по газу
,м 2
14. Объем трубного пучка
16. Полное число трубок
Толщина отложений по воде
— диаметр отложений
Противоток и прямоток в теплообменных аппаратах.
Эффективная теплопередача требует применения противотока. Из этого правила имеется два исключения.
— Затопленный испаритель.
В случае очень большого падения давления на стороне испаряющегося хладагента прямоток может обеспечить более высокую разность температур.
Практические выводы из вышесказанного следующие:
-Равное количество ходов на обеих сторонах.
-Один ход на стороне теплоносителя и ходы с разным числом каналов на стороне хладагента.
-В редких случаях, например, в теплообменнике хладагент-хладагент, возможно неравное число каналов на один ход на обеих сторонах или же один ход на стороне хладагента и несколько ходов на стороне воды (опасность замерзания).
1.Истинный противоток. В каждом ходе потоки направлены навстречу, и сами ходы соединены по схеме противотока. Исключениями являются пластины, разделяющие соседние ходы. Потоки в каналах по обе стороны такой пластины имеют одинаковое направление.
2. Кажущийся противоток. В каждом ходе противотоки направлены навстречу, но сами ходы соединены по прямоточной схеме. В такой схеме эффективная разность температур меньше, чем в схеме 1.
Сравнение противотока и прямотока.
1. Как правило, схема противотока является лучшим выбором, особенно в случае малого падения в контуре хладагента.
2. В случае большого падения давления на стороне хладагента прямоточная схема может быть предпочтительнее.
Основные характеристики котлов
Основные характеристики котлов водогрейных. Водогрейные котлы, назначением которых является получение горячей воды заданных параметров, применяют для снабжения подогретой водой систем отопления и вентиляции, бытовых и технологических потребителей. Водогрейные стальные котлы, работающие обычно по прямоточному принципу с постоянным расходом воды, устанавливают в промышленно-отопительных котельных, а также на ТЭЦ для покрытия пиковых отопительно-вентиляционных нагрузок. Температура воды на входе в котел 70 °С (в пиковом режиме до 110°С), температура воды на выходе из котла-150 °С и более (до 200 °С). В пароводогрейных котлах наряду с получением подогретой воды вырабатывается также технологический пар.
Основные характеристики котлов мощностью 35 МВт. Котлы мощностью 35 МВт и выше должны допускать работу в основном и пиковом режимах с возможностью подогрева воды до 200 °С. Давление воды на входе в котел 2,5 МПа. Котлы могут работать на газе, жидком или твердом топливе.
В промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве имеется значительное количество водогрейных котлов, изготовленных различными заводами. Далее рассматриваются конструкции и особенности некоторых водогрейных котлов.
Дата добавления: 2018-08-06 ; просмотров: 3027 ; Мы поможем в написании вашей работы!
Сравнение прямотока с противотоком
Чтобы выяснить преимущество одной схемы перед другой, достаточно сравнить количества передаваемой теплоты при прямотоке и противотоке при равенстве прочих условий. На рис.5.3 нанесена зависимость отношения количества теплоты, передаваемой при прямотоке Qп, к количеству теплоты, передаваемой при тех же условиях при противотоке Qz, как функция от С1/С2 и kF/С1, т.е.
Рис. 5.3. Сравнение прямотока и противотока
Из рис.5.3 следует, что прямоточная и противоточная схемы могут быть равноценны только при очень больших и очень малых значениях С1/С2 или очень малых значениях параметра kF/С1.
Первое условие соответствует случаю, когда изменение температуры одного из теплоносителей мало.
Второе условие выполняется тогда, когда температурный напор велик по сравнению с изменением температуры рабочей жидкости. Это вытекает из соотношения
Во всех остальных случаях при прочих равных условиях при прямотоке теплоты передается меньше, чем при противотоке (рис.5.3). Поэтому с теплотехнической точки зрения всегда следует отдавать предпочтение противотоку над прямотоком.
Однако следует иметь в виду, что если один из теплоносителей имеет высокую температуру, то при противотоке поверхность теплообмена будет находиться в более тяжелых температурных условиях, чем при прямотоке.
17.5. Методы определения температур поверхности теплообмена
Если известно распределение теплового потока по поверхности теплообмена, расчет температуры поверхности можно вести по формулам:
для плоской стенки из уравнений
q= 
α1(t1-tc1); (a)
q= 
; (б)
; (г)
из совместного решения (а) и (б) следует:
. (д)
Решив совместно уравнения (г) и (д), получим
Эти формулы справедливы для расчета температур и на многослойной поверхности теплообмена. В этом случае для плоских стенок в формулу подставляются δ – полная толщина многослойной стенки и λ – эквивалентный коэффициент теплопроводности многослойной стенки.
Для тонких цилиндрических стенок (d2/d1
Сравнение прямотока с противотоком
Чтобы выяснить преимущество одной схемы перед другой, достаточно сравнить количества передаваемой теплоты при прямотоке и противотоке при равенстве прочих условий. На рис.5.3 нанесена зависимость отношения количества теплоты, передаваемой при прямотоке Qп, к количеству теплоты, передаваемой при тех же условиях при противотоке Qz, как функция от С1/С2 и kF/С1, т.е.
Рис. 5.3. Сравнение прямотока и противотока
Из рис.5.3 следует, что прямоточная и противоточная схемы могут быть равноценны только при очень больших и очень малых значениях С1/С2 или очень малых значениях параметра kF/С1.
Первое условие соответствует случаю, когда изменение температуры одного из теплоносителей мало.
Второе условие выполняется тогда, когда температурный напор велик по сравнению с изменением температуры рабочей жидкости. Это вытекает из соотношения
Во всех остальных случаях при прочих равных условиях при прямотоке теплоты передается меньше, чем при противотоке (рис.5.3). Поэтому с теплотехнической точки зрения всегда следует отдавать предпочтение противотоку над прямотоком.
Однако следует иметь в виду, что если один из теплоносителей имеет высокую температуру, то при противотоке поверхность теплообмена будет находиться в более тяжелых температурных условиях, чем при прямотоке.