Теплопередача (Исаченко В. П. Осипова В. А. А. Сукомел С.) (555295), страница 96
Текст из файла (страница 96)
(а) (б) (в) (19 ао) Если стенка трубы многослойная, то вместо Л нужно подставлять в формулы (19-44) и (19-45) зквивале2пиый ковффициент теплопроноДности; Рь гя — соответственно повсРхиости, непосРелствеино соприкасающиеся с теплоносителями. щина многослойной стенки н Л вЂ” вквивалеитный коэффициент теплопро- водности многослойной стенки. Если тепловым сопротивлением сте2ши б/Л можно пренебречь (б — »0 илн Л вЂ” »со), то формулы (19-%) в (19.40) принимают вид: 1„=(м —— (19 41] Для стенок с любым термическим сопротивлением расчет по фор- муле (19-40) даст среднюю температуру стенки.
Для тонких цилинлрических стенок (бх(тй<2) справедливы соот- ношения Я=,,Р,(1, 1„); Я= —,(1„— 1„) Рия Я=а,(1„— й)ЕП Л где р, — поперхность со стороны первичного теплоноситсля; рсь — сред- няя поверхность стенки, равная (Рг+Га)/2; га — поверхность со стоРо- ны вторичного теплоносителя. Лналогично, как и для плоской стенки, найдем: (19.42) Если стеяка многослойная.
то в форм)лвх (19-421 и (19-43) нол- ставляет 6 — полную толщину стенки и Л вЂ” эквивалентный кааффици- ент теплопроводиостя. В общем случае расчет температуры на поверхности цилиндриче- ской стенки ведут по следующим формулам: ( '':) «,г, юГ, ьщл ф :) Г гя ,е, 20, я, ) (19-4о) »1л я, та т тапловои расчат ржинаяАтнВных таплООаманных АппАУАтОВ Поверхность регеиеративных теплообиеиннков попеременно омывается то первичным («горячим»), то вторичным (чхолодиым») теплоносителем.
Следовательно, поверхность тепаообыена таких теплообмеиников попеременно является тепловоспрнннмаияцей н теплоотдающей. Время, аа которое происходит на»ревене~с насадки и охлаждение пер- 405 внчного теплоносителя ть называется периодом нагрева, а время, за которое происходит охлаждение насадки н нагревание вторичного теплоносителя гь называется периодом охлаждения.
Время, зэ которое происходят нагрев н охлажление насадки, называют полным циклом илв перкодом. Обозначим время полного цикла через чаял твчэ тг+ ть В обгдеи случае период нагреиэиия и охлаждения может быть различной продолжительности. В отличие от рекуператоров регеиераторы работают в условиях нестациоиариого тенлоного процесса, т. е.
проис. холит изменение во времени как температуры стенки в период нагревания и охлаждения, так и температуры теплоносителей. В этом одна из трудностей создания теории тепловых расчетов регеиераторов. В настоящее время для практических расчетоя используют различные приближенные метолы. Особенности расчета заключаются в том, что все расчеты приходится вес~и по средины характеристикам за период (цикл). Тепловой поток относится не к единице времени, а берется за период.
Следовательно, Я в количество тепла, переданное в период перничного или вторичного теплоносителя па единицу поверхности за период, Дж/(м'Х Хпериод). В основу теплового расчета положены те же !равнения, что и при расчете рекуператороп. Уравиение теплового баланса практически не отличается от уравнения для рекуператорав, а уравнение теплопередачи имеет вид: а=й (Д вЂ” гз), (19-46) где йа — коэффициент теплопередачи за период нагревания и охлаждения, Дж/(мэ.К ° период); г~ — средняя температура первичного теплоносителя эа период нагревания; га†средняя температура вторичного теплоносителя за период охлаждения; Я измеряется в Дж/(м* период). Из уравнение (!9-46) следует, что нри црохожденнв поверхности теплообиена все трудности расчета концентрируются на нычислеиии коэффициента тсплопередачп.
Расчет коэффициента тепло пер сдачи. При расчете коэффициента теплопередачи будем следовать методике, изложенной а работе (Л. !98). Количество тепла, которое будет передаваться к единице поверхности е период нагревания насадки, Дж/(мэ период), яг= апв(г~ — уси). (19-47) где щ — суммарный коэффициент теплоотдачи за период нагревания; продолжительность периода нагревания; Г~ — средняя температура первичного теплоносителя в Лаииом сечении за период нагреванвя; уы — средняя температура поверхности в данном сечении зз период нагревания.
Количество теплоты, которая будет передаваться к «холостому» (вторцчному] теплоносителю за период охлаждения, ()з- смм(ую-уз). где аа — суммарный ковффнциент теплоотдачи аа период охлаждения: уж †средн температура поверхности в данном сечении эа период 4% охлаждения; гз — средняя температура вторичного теплоносителя за период охлажденнл; ш — продотжвтельность периода охлаждения.
При установившемся состоянии (пикличности) в отсутствие внешних потерь количества теплоты. передаваемой в период нагревания и отдаваемой вторичному теплоносителю в период охлаждения, должны быть одинаковымн. На этом основании можно написать: штю(гП вЂ” гм) =овгз(ую — гг).
(19.49) Разность средних температур поверхности за период нагрева и охлаждениЯ ты †обозначим чеРеа Лсч Можно написать: (ы=-г„г — 51.. (19-50) Подставив последнее выражение в уравнение (19-49) и разрешив его относительно гс. получим: гчг, + егчг + гт„аТ (19-51) ' .;,+;, Приравняв выражения (19-45) и (19-47) н подставив в полученное равенство уе, из (19-5!), получим: да= (19-52) алесь й, измеряется в Лж!(мз. К-период). Если принять, что прололжнтельность пернолов нагрева н охлаждения равна единице и предположить, что разность температур поверхностей Усг — гсз=Мг =О, то из уравнения (19-52) получим: (19-53» — +— ч, Полученное выражение аналогично !равнению коэффициента теплопередачи лля рекуператора.
Поэтому в рассмотренном случае форм!лы для расчета средних за период температур и теплопередачн в ре. куператорах справедливы н для регенеративных теплообмеиников. Если в уравнении (19-52) принять Ма=О, а продолжительности пе рнодов т, н тз яроизвольнымн, то получим выражение для коэффицн ента теплопередачи в так называемых «идеальных регеиераторахз: й (1 9.54) +— «т Идеальным называется такой регенератор, в котором средняя температура поверхности насадки в период нагрева и период охлаждения остается одинаковой Из уравнения (19-52) следует, что если известны коэффициенты теплоотдачи ш н оа (они могут быть вычислены по ранее приведенным формулам), то расчет регенератора сводится к вычислению средних температур поверхности насадки в период нагревания см н в период охлаждения гсъ Таким образом, в основу расчета коэффициента теплопередачи а любом регенераторе можно положить выражение (19-54) и о совершенстве регенераторз судить по отличию коэффициента теплопередачн от идеального.
Для практических расчетов можно рекомендовать след)ющую фор- мулу: (19-55) здесь (! 9-55) (19-57) й измеряется в дж((мт К-период]. фактор л/о в уравнении (19-55) указывает аа ухудшение, которое претерпевает идеальный коэффициент теплонсредачи вследствие подо. статочных теплопронодности и аккумулирующей саособпости насадки регенератора. Этим отношением будет характерпзолв ваться коэффициент палеева нога действия поверхности нагрева. Следовательно, вч 62 .г„= — (19-58) или т, = — . (19-59) в аа вв ег св дв дв двггвв чдйзв,в Рнг. 19-6.
К внчнчлепню Фунннин н. 22 о 2,0 г.в св сч г,с л цг св гг св гв гл цвгг глав ал вв вг Рнс 39-7. К ьнчнеччнню бувкчнн н. 458 Величина и является только функцией комплексов 2агуг/сбр и (Ьбг+ +2)бг)/(гг — гз), а величина о — только функцией параметров йагт~/сбр п 71 В указанных бгаразмерпых параметрах: а, — козффшгиент теплоотдачи в период нагревания; тч — продолжительность периода нагревания: с †удельн теплоемкпсгь; б — толщина насадки; р— плотность насадки; ббт =ге — Рм — изменение тем- пературы вторичного теплоносителя на входе; ц — коэффициент использования насадки; Ьб~.=р~ — ! ~з — изменение температуры первичного теплоносителя на вхоле. Талнм образом,можно записать; (19-66) (!9-61) Зависимости (19-60) и (19-61) представлены иа рис.
19-6 н 19.7 в виде семейства кривых. Таким образом, на основании изложенной методики по уравнениям (19-65), (19-56) н (1ГА57) можно вычислить коэффициент теплопередачи дая любого регенератора. Дальнейший расчет регенераторов производится по формулам, вы.
ведеппым ранее для рекуператнвпых теплообменных аппаратов. Глчэ Зз ЛЧ ша ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООЕМЕН3%$Х АППАРАТОВ ха.!. 3АдАчи гидэОыезАничаснОТО зАсчнА \аплООвыаннык АппАРАтОВ Между теплопередачей п потерей Лавления существует тесная физическая и экономическая связь. Чем больше скорости теплоносителей, тем выше коэффициент теплопередачи и тем компактнее для заданной тепловой произнодительности теплообменник, а следовательно, меньше капитальные затраты. 11о при этом растет сопротивление потоку и возрастают эксплуатационные затраты. Прн проектировании теплообменных аппаратов необходимо решать совместно задачу теплообмена н гидравлического совротивления и найти наивыгоднейшие характеристики.
Основной задачей гндромехапического расчета теплообмеппых аппаратов является определение величины потери давления тевлоноснтеля при прохождении его через аппарат. Так как теплообмен и гидравлическое сопротивление неизбежно связаны со скоростью дан>кения теплоносителей, то последняя должна выбираться з некоторых оптимальных пределах, опрепеаяемых, с одной стороны, стоимостью поверхности теплообмена аппарата лепной конструкции, а с др)той — стонмостыа затрачиваемой энергии прп эксплуатации аппарата.
Гидравлическое сопротивление в теялообменных аппаратах определяется условиями движения теплоносителей н особенностями конструкции аппарата. Гидравлическое сопротивление в теплообмепных аппаратах опрелеляется условиями движения теплоносителей и особенвостнми конструкции аппарата. Иэ сказанного следует, что данные гндромехапического расчета являются важным фактором в оценке рациональности конструкции теплообмеппых аппаратов. зо 459 зв.з. Гмдзавпическое сопзопеюжние аяамвитов теплООБменнОГО АппАЕАГА Опыты указывают иа то, что даже в самых простых теплообиекных аппаратах структура потока теплоносителя очень сложна.
В силу этого в подавляющем большинстве случаев гидравлическое сопротивление в теплообиенных аппаратах можно рассчитать только приближенно. В зависимости от природы возникновения движения гидравлические сопротивления движению теплоносителей различают как с оп р отнвления трения, которые обусловлены вязкоспю жидкости и проявляются лишь в местах безатрывного течения, и местные со противления. Последние обусловливаются различнымн местными препятствиями движению потока (сужение и расширение канала, обтекание препятствия, повороты и др.), Сказанное справевлнво длн йзотермического потока, однако если движенне теплоноситетя происходит в Гслониях теплообмеиа и аппарат сообщается с окружающей средой, то будут возникать дополнительные сопротивления, связанные с у с к о р е и нем потока вследствие неизотермичности, н сопротивление самотягп.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
