Боришанский Справочник по теплопередаче (555275), страница 35
Текст из файла (страница 35)
15-6 при йр1 =5,!). Поглощательиая способность фахела пламени при 5 = 0,75 равиа: аи —— 0,75 0,994 = 0,746. Иа примера видно, что при больших толщииах поглощающего слоя практически а э = т. РАЗДЕЛ ПЯТЫЙ ОСНОВЫ ТЕПЛОВОГО И ГИДРАВЛИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ГЛАВА ШЕСТВАЛПАТАЯ ОСНОВЫ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА АППАРАТОВ 16-1. Типы теплообменных аппаратов Теплообмениые аппараты делятся на три главных типа. Р е к у и е р а т о р ы, в которых греющая и нагреваемая среды (теплоиосители) разделены неподвижной поверхностью нагрева. Пример: в паро-водяном бойлере греющий пар течет в межтрубиом пространстве, а нагреваемая вода — по трубам, образующим поверхность нагрева.
Р е г е и е р а т о р ы, в которых поверхность нагрева попеременно омывается то греющей, то нагреваемой средой. При этом теплота то аккумулируется в материале регенератора за счет охлаждения греющей среды, то отдается нагреваемой среде. Регенераторы бывают неподвижные и вращающиеся. Примеры; а) кирпичная кладка нагревается горячими газами, а затем отдает тепло воздуху.
Газ и воздух подаются в регенератор попеременно с помощью соответствующих шиберов; б) во вращающемся воздухоподогревателе металлеческая набивка (матрица) при вращении иагре. вается горячими газами, а затем отдает тепло воздуху. См ес и тельные те пло об м еи и и к н, илн аппараты смешения, в которых греющая и нагреваемая среды непосредственно соприкасаются. Пример: пар, поступая в аппарат, конденсируется на впрыскиваемой в него воде. К этому типу аппаратов относятся также градирни и различного рода скрубберы.
Преимуществом конструкции рекуператоров является их герметичность и возможность работы при значительных разностях давлений греющей и иагреваемой сред. Преимуществом конструкции регенераторов, особенно вращаю. шихся, является их большая компактность. Недостатком нх является сложность конструкции и невозможность работы при больших перепадах давления между греющей и нагреваемой средами. Преимуществом аппаратов смешения, особенно конденсаторов, является их простота н большая компактность. Недостаток — в невозможности разделения охлаждающей жидкости и конденсата. 16-2. Основнаи формула теплового расчета В общем случае, вследствие изменения температур греющей и нагреваемой сред и того, что аппарат может состоять нз различных $16-3) Отклонения от теоретических коэфф. теллолередачи 251 конструктивных элементов, основную расчетную формулу теплопередачн (1-2) следует писать в интегральной форме: я= ~йбгыР.
(16-!) Р Здесь пг"[лаз[ — дифференциал поверхности нагрева; й[ккалум'град час[ — коэффициент теплопередачи в данном месте поверхности нагрева; Ы = 1, — 1„ 'С вЂ” разность температур греющей и нагреваемой сред в данном месте поверхности нагрева. Обычно коэффициент теплопередачи считают постоянным по всей поверхности нагрева Р, или разбивают последнюю на несколько участков Ро дм ...,Р„ со своими коэффициентами теплопередачи йп йз 'йы В связи с этим основная расчетная формула теплопередачи имеет вид: (16-2) ! где бг= — йГЫР— средняя разность температур (температурный напор).
Коэффициент теплопередачи й определяется по формулам раздела третьего. Входящие в эти формулы величины коэффициентов теплоотдачи э, н а, слагаются каждая из конвективной н радиационной составляющей (И-3) Величины в„ определяются по формулам раздела третьего, а а„ вЂ” по формулам раздела четвертого (о не равно нулю в случае запыленных потоков газа нли толстых слоев газов, содержащих СО, и Н,О). В большинстве случаев поверхность нагрева аппарата рассматривается без разбивки на отдельные участки. Только в особо сложных агрегатах,в частности в паровых котлах, выделяются различные составляющие части поверхности нагрева.
Обычно для таких агре. гатов имеются специальные руководищие указания нли нормы теплового расчета, На величину й влияют также загрязнения поверхности нагрева во время эксплуатации аппарата(занос золой. коррозия, накипь и т. п.) н отклонение истинных условий течении теплообменнвающихся орел от расчетных. Основные указания по методике учета ухудшения теплоотдачн по сравнению с результатами лабораторных экспериментов приводятся в $16-3.
16-3, Учет отклонений от теоретических значений коэффициента теплопередачи В разделе третьем приводятся некоторые указания по учету обстоятельств, ухудшающих теплоотдачу, непосредственно прн определении коэффициентов теплоотдачн. 252 Основы теплового расчета аппаратов [ Гл. 16 Иногда в величину коэффициента теплоотдачи конвекцией вводится так называемый коэффициент омывания кь учитывающий уменьшение тепловосприятия поверхности нагрева вследствие неполного омывания ее теплообменивающимися средами: и =ма, о к к' (16-4) где а — коэффициент теплоотдачи конвекцией при полном омывав нии поверхности нагрева. Прн неравномерности потока по сечению влияние неполноты омывания обычно компенсируется, в основном, за счет увеличения скорости в омываемой части.
Поэтому значение коэффициента омывания, как правило, заметно отличается от единицы только при перетекании части потока птмимо поверхности нагрева. Значения коэффициентов омывания для отдельных поверхностей нагрева котельных агрегатов приведены в [Л. 16-6]. Наиболее простой, но н наиболее грубый прием введения поправки к общей величине коэффициента а заключается в введении так называемого коэффициента использования 6 по формуле: (16.5) где й, — расчетное значение коэффициента теплопередачи при чистой поверхности нагрева и теоретических условиях течения теплообмеиивающихся сред. В том случае, когда неполнота омывания учтена в величине коэффициента теплоотдачи конвекцией, загрязнение поверхности нагрева учитывается введением теплового сопротивления слоя за- /ЬЛ грязиений ~ — 1 в формулу (3-!6).
Значения Ь, н Л, оцениваются по з опытным данным. В [Л. 16-4, 16-6) излагается методика определения теплового сопротивления слоя загрязнений, образующегося на трубчатых поверхностях нагрева, омываемых поперечным потоком газов с взвешенными твердыни частицами типа золы. При расчете теплоотдачи ребристых поверхностей нагрева тепловое сопротивление слоя внешних загрязнений учитывается при определении коэффициента эффективности ребер и приведенного коэффициента теплоотдачи со стороны оребренной поверхности. В этом случае а) формула (3-44) принимает вид: 4 к й Ч Р [т Л,Ь (1+ гфв ) т'ЬЛ Здесь и пихте для удобства величина ~ †) обозначена через к; 3 б) подкоренные выражения аргументов для определения вели.
чии Е н ед (см. рис. 3-3) дополнительно делятся на величину (1+ +ати ); в) выражение (8.49) также дополнительно делится на величину (! + «чс„). 16-4. Вычисление средней разности температур (температурного напора) Различают несколько видов взаимного движения теплоносителей. Основные из них: прям отак (рис. 16-1,а), прот и ваток (рнс.!6!б) и однократно перекрестный ток (рис.!61в). Кроме того, применяются многократно перекрестный, параллельносмешаиный и последовательно-смешанный ток.
а) бу Рис. !Е-!. Осиоввые виды взаимного движения теплоносителей: и — примоток; б — противоток; а — однократно переирестимй ток При прямотоке температура нагреааемой среди не может превысить низшего значения температуры греющей среды (рис. 16-2). При противотоке нагреваемая среда может достигнуть температуры, близкой к наивысшей температуре греющей среды (рис. 16-3). Все остальные схемы находятся между этими двумя случаями. При прямотоке или противотоке, а также при постоянной температуре одной из сред д),— 61, 61= Ы, !ив Ы, (16.6) 1Ъ|, При величине отношения й — ~ 1,7 среднелогарифмическую раз- ность по формуле (16.6) можно заменить с погрешностью до 2/е среднеарифметической разностью: — Ы,+Ы, Ы~ (16-ба) 6 16-4 ) Вычисление средней разности температур 253 Основы теплового расчета апларатоэ ( Гл.
16 254 Рвс. аа-т. Расеределееее температур пре п1жмсзсае Рес. !З-3. Расиределеиее температур прв протвастеае Прн прямотоке бг! = гы гаа бга= гаа гаа При противотоке йг,=г!1 — гн йг =г — гю, Здесь г„и г„— температуры греющей среды прн входе в аппарат н выходе из него; гм н гзз — то же, для иагреваемой среды. При других схемах течения йг Ф (111 газ) (113 га!) )п 111 — '3 г„— г„ (16-7) Коэффициент 4 определяется как функция вспомогательных параметров; газ гм аз и. (16-8) гза гм — г з )7 = гза !за (16-9) При перекрестном токе индексы 2! и 22 в выражениях для определения вспомогательных параметров всегда присваиваются среде с меньшей степенью перемешивания, При параллельно-смешанном токе, вследствие симметричности функции, индексы 21 н 22 в этих выражениях присваиваются среде с меньшим перепадом температур, что позволяет ограничиваться значениями !с ~ !.
Ниже даются указании по определению температурного напора прн различных схемах взаимного течения теплоносителей. а) Перекрестный ток. Теплообменники с перекрестным током различаются по условиям перемешивания каждой нэ теплообмеиивающихся сред в пределах ходов и между ними (под перемешиванием в пределах хода понимается перемешиваиие среды в направлении, параллельном направлению движения второй среды); при многократно перекрестном токе должны также учитываться: число ходов, общая ш) ггт ггг о ау ав ов о» ав ао ау пв ов ао б) вя р„ о,в огг Пу вкг о аг пг пз и» ав ав ау ав ао уп вп а ав 222 'о) аг ав ао ав ов ау ов ав уо) Рнс.
)В-4. коэФФнциеит Ф в Форчуле (!Фт) при различных схемах перекрестного тока. Перемевэивается, другая нет; е — оне среды переэгешиваются. двукратно перекрест ся непрерывно, другая только межлу ходами; е — одна среда ве перемешивается. кратно перекрестный ток; а — одна среда перечешиааегся во ав П Оу Пг ПЗ О» ПВ Пп Пу ПВ Оо )О сгу РУ РР 43 УО Ру Ру РР РР 1Р ап Р й7 РЮ г18 IР Р Однократно перекрестный ток: а — обе среды яе перемешвваютсв: б — одна среаа ный тохп е — одна среда перемешивается, друган нет; д — один среда перемешиааетдругая только между ходамн: ж — то же.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
