п.к.лекц.7 (Все лекции )

Научные основы криологииЛЕКЦИЯ №7ТеплообменныеаппаратыТеплообменныеаппараты- предназначены дляпередачи теплоты отодного потока к другомуили среде черезтеплопередающую стенку Классификациятеплообменныхаппаратов по принципу работы: 1. Регенераторы. 2. Рекуператоры.Классификациятеплообменныхаппаратов по числу потоков :1. Однопоточные.2. Двухпоточные.3. Трёх и многопоточные.Классификация теплообменниковПо назначениюПо числу потоковПо направлению движенияпотоковПо агрегатному состояниюпотоковПо конструкцииРекуперативные теплообменные аппаратыЧаще всего используются трубныетеплообменные аппараты (потоки текут в трубе)Основная терминология принятая в техникенизких температур:Поток, охлаждающийся в теплообменномаппарате («тёплый поток») называется прямымпотоком, нагревающийся («холодный поток») –обратным.Обычно прямой поток имеет высокое давление итечёт в трубном пространстве, а обратный потокимеет низкое давление и течёт в межтрубномпространстве.Наиболее часто в технике низких температурвстречаются двухпоточные теплообменныеаппараты типа труба в трубе. А – прямой поток, Б – обратный поток (можетбыть и сонаправлен А)Основные типырекуперативныхтеплообменников:а) труба в трубе;б)пучок труб в трубе;в)из спаяных труб;г) прямотрубный сперегородками;д) прямотрубный безперегородок;е) витой трубный;ж) пластинчаторебристый;з)матричныйВитой теплообменник изгладких трубСхема навивки теплообменникаиз труб, оребрённых проволокой:Варианты расположения трубокмикротеплообменников(+ прямой поток; - обратныйпоток)Двухпоточные прямоточныетеплообменникиTΔTнДвухпоточные противоточныетеплообменникиTΔTнОсновной задачей теплообмена внизкотемпературной техникеявляется охлаждение прямого потокадо более низкой температуры.Поэтому противоточный теплообменявляется более оптимальным посравнению с прямоточным.Уравнение теплового баланса длядвухпоточного противоточноготеплообменникаСистема открытая, стационарныйрежим.

Энергетический баланс:Рассмотрим случай, когда оба потока непретерпевают фазовых преобразований,т.е. разность энтальпий пропорциональнаразноститемператур.Водяным эквивалентом (W) называется величинапроизведения массового расхода на среднююизобарнуютеплоёмкость.При расчёте теплообменных аппаратов при заданныхзначениях теплофизических параметров потоков,массовых расходов и температур потоков на входе втеплообменник необходимо определить значениетемператур потока на выходе из теплообменника.В технике низких температур основной задачейтеплообмена является понижение температурыпрямого потока, в то время как повышениетемпературы обратного потока мало интересно.Дано:В идеальном случае весь «холод» обратногопотока затрачивается на охлаждение прямогопотока и компенсацию теплопритока изокружающей среды, т.е.

в идеальном случаеТ4=T1.Но в следствие неидеальности теплообменатемператураT4<T1илиT4+ΔT=T1,гдевеличинаΔTназываетсянедорекуперацией(недоиспользованиехолодаобратногопотока)Величина недорекуперации зависит от типатеплообменника, рабочих веществ потоков, атак же от температурного уровня работытеплообменника.Чем меньше величина недорекуперации,тем более эффективным считаетсятеплообменник.Обычно она составляет не более 20 К, чемниже температурный уровень, тем ниженедорекуперация.Зная величину недорекуперации можнорешить поставленную задачу.Задача: определитьтемпературу потока на выходеиз теплообменника.Дано:,К0,10,5125296260215125-145При соотношении водяных эквивалентов доединицы, получаем разумные температуры прямогопотока, которые выше температуры обратногопотока на входе в теплообменник.ИллюстрациизадаваниянедорекуперациинаQ-Tдиаграмммах: а) Водяной эквивалент прямого потокабольше, чем обратного, недорекуперация задана на тепломконце ТОА; б) Водяной эквивалент обратного потока большечем прямого, недорекуперация задана на тёплом конце ТОА(неверно); в) Водяной эквивалент обратного потока большепрямого, недорекуперация задана на холодном конце ТОА.Абсурдный результат получается вследствие того, чтопри величине водяного эквивалента обратного потокабольше чем прямого, «холода» отданного обратнымпотоком получается слишком много, чем требуетсяпрямому потоку.

Потому заданная недорекуперация натеплом конце теплообменника соблюдаться не будет,т.к. это противоречит второму началу термодинамики.Поэтому недорекуперацию задают на входетого потока, чей водяной эквивалент больше.СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!.