Средняя разность температур и методы ее вычисления

Вдоль поверхности теплообмена температурный напор изменяется по экспоненциальному закону. Формулу часто записывают в следующем виде:

(2.3)

где Δ t_б – большая разность температур; Δ t_м – меньшая разность температур.

Формула (2.3) может быть использована как при прямотоке, так и при противотоке. Полученная средняя разность температур называется среднелогарифмическим температурным напором.

В тех случаях, когда температура теплоносителей вдоль поверхности теплообмена изменяется незначительно, среднюю разность температур можно вычислить как среднюю арифметическую из крайних напоров:

. (2.4)

Так как значения среднеарифметического температурного напора всегда больше среднелогарифмического напора, то температурную разность можно вычислять с достаточной точностью по формуле (2.4) при Δ t_б/Δ t_м< 2.

При расчете средней температурной разности для сложных схем движения теплоносителей поступают следующим образом:

1) определяют температурный напор по формуле (2.3):

;

2) вычисляют вспомогательные величины Р и R по формулам

; (2.5)

. (2.6)

Из формул (2.5) и (2.6) следует, что всегда Р< 1. Значение R может быть и больше, и меньше единицы в зависимости от соотношения теплоемкостей массовых расходов теплоносителей С₁ и С₂. По значениям Р и R из вспомогательного графика берется поправка Тогда, для теплообменника с перекрестным током и сложных схемами включения температурный напор найдется как

(2.7)

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. 2.3 нанесена зависимость отношения количества теплоты, передаваемой при прямотоке Q_п, к количеству теплоты, передаваемой при тех же условиях при противотоке Q_z, как функция от С₁/С₂ и kF/С₁, т.е.

Рисунок 2.3 - Сравнение прямотока и противотока

 

Из рис. 2.3 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. 2.3). 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.

2.4. 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= α ₁(t₁-t_c1); (a)

q= ; (б)

q= α ₂(t_c2-t₂). (в)

можно получить:

; (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< 2) справедливы соотношения:

,

где - площадь поверхности со стороны первичного теплоносителя;
- средняя площадь поверхности стенки, равная (F₁ + F₂)/2; F₂ – площадь поверхности со стороны вторичного теплоносителя.

Аналогично, как и для плоской стенки, найдем:

(2.8)

(2.9)

где δ – толщина стенки, м; λ – эквивалентный коэффициент теплопроводности, Вт/(м∙ К).

В общем случае расчет температуры на поверхности цилиндрической стенки ведут по следующим формулам:

(2.10)

(2.11)

Если стенка многослойная, то вместо λ нужно подставлять в формулы эквивалентный коэффициент теплопроводности.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. II этап, средняя — старшая группы
2. А15. Вычисления массовой доли химического элемента в веществе.
3. Биологическая целесообразность водных родов
4. В задачах 285–300 определить константу равновесия обратимых химических реакций при заданной температуре и указать, как будет смещаться равновесие при повышении температуры или давления
5. В задачах 392–420 определить электродвижущую силу элементов, написать уравнения реакций, за счет которых возникает разность потенциалов. Составить схемы элементов
6. В задачах 694–709 определить кажущуюся степень диссоциации электролитов по температуре замерзания раствора
7. Ввод формулы. Вычисления по формулам
8. ВЕДОМОСТЬ ВЫЧИСЛЕНИЯ КООРДИНАТ ВЕРШИН ТЕОДОЛИТНОГО ХОДА
9. Влияние на процесс износа: температуры поверхности трения
10. Влияние факторов окружающей среды (стресс, температура, химические соединения и др.) на биотрансформацию ксенобиотиков.
11. Воду какой температуры предпочтительней пить, чтобы похудеть?
12. Вычисления с помощью формул и функций.