teplotekhnika (852911), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Излагаемый алгоритм поверочного расчета, также как и алгоритм проектного расчета, не привязан к конкретной конструкции ТА и поэтому недостаточно детализирован.Главное отличие поверочного расчета от проектного по структуре заключается в замене прямого расчета, имеющего целью определение площади поверхности теплопередачи А, обратным расчетом, целью которого является определение неизвестных концевых температур уже спроектированной или даже изготовленной конструкции.
Поэтому по сравне-нию с проектным расчетом изменяется и состав исходных данных, в число которых могут быть включены следующие величины:две температуры из набора ҐІ, Ґї, Ґ2, Ґ';расходы теплоносителей тп, т,2 и их давления; один из расходов, например тй, может быть и не задан;все линейные и габаритные размеры трубного пучка, труб, каналов,число рядов труб, число перегородок, шаги разбивки трубного пучка ЅІ иЅ , число трубных ходов и т.д.;плотность и теплопроводность материала труб или других элементовтеплопередаюшей поверхности;269допускаемые скорости движения теплоносителей, допускаемые потери давления, коэффициенты запаса на неточность задания термического сопротивления загрязняющих отложений, неопределенность влиянияобводных течений и неточность уравнений подобия.Последовательность обратного расчета:І) расчет геометрических характеристик теплопередаюшей поверхности, проходных сечений и площади поверхности теплопередачи А;2) предварительное задание определяющих температур и определение теплофизических свойств теплоносителей по таблицам или с помощью уравнений, аппроксимирующих данные этих таблиц;3) расчет коэффициентов теплоотдачи (11, (12 и теплопередачи Іс с уче-том коэффициентов запаса;4) определение числа единиц переноса теплоты, полных теплоемкостей массовых расходов, тепловой эффективности и т.п.;5) расчет неизвестных концевых температур;6) уточнение определяющих температур и повторение расчета, начиная с п.
2.Как и в проектном расчете, обязательными частями поверочного являются гидродинамический расчет и расчет характеристик.Более подробно методики теплового расчета теплообменных аппаратов приводятся в специальной литературе.13.6. Гидродинамический расчетОпределение затрат мощности на преодоление гидравлического сопротивления является важной задачей проектных и поверочных расчетовТА, так как от величины этих затрат зависит оценка энергетического совершенства выбранной конструкции.При движении жидкости всегда возникают силы сопротивления этому движению.
Поэтому при проектировании теплообменного аппаратанужно определить не только площадь поверхности теплообмена, но игидравлические сопротивления, которые будут определять затраты энергии на привод вентилятора или насоса, подаюшего жидкость в аппарат.Гидравлические сопротивления, как и коэффициент теплопередачи,зависят от скорости жидкостей в аппарате. С увеличением скорости возрастает коэффициент теплоотдачи, что приводит к уменьшению площади поверхности теплообмена, но одновременно увеличивается гидравлическое сопротивление, что обусловливает возрастание затрат энергии наобеспечение движения жидкостей в теплообменном аппарате.
В связи сэтим скорости жидкостей в аппаратах следует выбирать в оптимальныхпределах, исходя из стоимостей теплообменного аппарата и энергии напривод обслуживающего его насоса или вентилятора.270Полное гидравлическое сопротивление аппарата при неизотермическом движении жидкости через теплообменный аппаратАр = Артр + Арм + Ару ± Арс,(13.17)где Ар1Гр - сопротивление трения; Арм - местные сопротивления; Ару гидравлические сопротивления, обусловленные ускорением потокавследствие неизотермичности процесса теплообмена; Арс - потери давления на преодоление самотяги.Гидравлические сопротивления трения, возникающие при продольноми поперечном омываниях поверхности теплообмена, различны.При турбулентном неизотермическом течении жидкости в трубах иканалах гидравлические сопротивления, Па,1Арт =ё73р7›(13.18)где ё - безразмерный коэффициент сопротивления трения; І- длина канала, м; дэ - эквивалентный диаметр, м; р - плотность теплоносителяпри определяющей температуре, кг/мз; ш - скорость движения теплоносителя, м/с.Коэффициент сопротивления трения зависит от режима течения теплоносителя, чистоты поверхности и направления теплового потока.Для турбулентного режима при высоте выступов шероховатости меньшетолщины пограничного слоя коэффициентё__130,250,3164(Ргсткенот Ргпот ]/_(13.19)При поперечном обтекании пучков труб гидравлические сопротивления следует рассматривать как сумму сопротивлений трения и местныхсопротивлений.
При этом основную долю здесь составляют местные сопротивления расширения и сужения потока. Гидравлические сопротивления различных пучков труб при их поперечном обтекании определяютпо формулам, приведенным в специальной литературе.Местные сопротивления в теплообменном аппарате складываются изсопротивлений, возникающих в связи с изменением площади сеченияканала, изменением направления потока, обтеканием препятствий:2Арм =ёмр`ї2"~(13.20)Коэффициент местных сопротивлений ём зависит от вида препят-ствия, деформирующего поток. Значения коэффициентов местных сопротивлений приводятся в специальной и справочной литературе.271Гидравлическое Сопротивление, вызванное изменением Скороети жидкоСти ВДОЛЬ ПОВЄрХНОСТИ ТЄПЛООбМЄНа ВСЛЄДСТВИЄ ИЗМЄНЄНИЯ ТЄМПЄраТУрЫЖИДКОСТИ При ПОСТОЯННОЙ ПЛОЩаДИ СЄЧЄНИЯ КанадаАРу=Р2'ї2-РІ'2І_›(13-21)где ш] и ш2 - скорости соответственно во входном и выходном сеченияхканала; рІ и р2 - плотности жидкостеи во входном и выходном сечениях.Для капельных жидкостей гидравлическое сопротивление Ару малопо сравнению с общим сопротивлением и им можно пренебречь.Гидравлическое сопротивление на преодоление самотягиАр, = ар - ом,(13.22›где р и рв - средние плотности жидкости и окружающего воздуха; І: - высота, на которую поднимается или опускается жидкость в теплообменнике.При движении жидкости сверху вниз сопротивление увеличивается ив (13.17) применяют знак плюс.
При движении нагреваемой жидкостиснизу вверх сопротивление уменьшается и в (І3.І7) применяют знак минус. Если теплообменный аппарат не сообщается с окружающим воздухом и работает в замкнутой системе, то Арс = 0.Определив полное гидравлическое сопротивление теплообменногоаппарата и зная массовый расход жидкости, находят мощность насоса,необходимую для подачи жидкости через аппарат, Вт:Р = Ш,( 13.23)РПгде тт - массовый расход теплоносителя, кг/с; Ар - полное гидравличе-ское сопротивление аппарата, Па; р - плотность теплоносителя, кг/с;11 - КПД вентилятора или насоса.В результате выполненных тепловых и гидромеханических расчетовнаходят наивыгоднейшее соотношение между затратами на сооружениетеплообменного аппарата, которые в основном зависят от площади поверхности теплообмена, и расходами энергии на его обслуживание.13.7. Тепловые трубы и термосифоныКспециальным типам теплообменных аппаратов с промежуточным теплоносителем относятся тепловые трубы и термосифоны.Тепловыми трубами называются устройства, выполняющие функциитеплопроводов типа сгержней и ребер, но в отличие от теплопроводов из'сплошного твердого материала внутри тепловых труб осуществляетсяинтенсивный тепломассообмен за счет процессов испарения и конден272асации находящейся внутри трубыжидкости (промежуточного тепло-носителя).
В результате, интенсивность теплопередачи (эффективнаятеплопроводность «стержня››) возрастает на много порядков.История создания этих аппара-тов восходит к изобретениям Перкинса (1897) и Гоглера (1942). Впер-вые идея тепловой трубы былапредложена Гоглером в 1942 г. Нотолько в начале 60-х годов ХХ в.,после того как Гровер независимо от2 4-тᥠф\\3НА АЧ4/) К51 І 'її/ІІ* Т;;_Т6Тї4 ттІ*<~Рис_ 13.8. Термосифон (а) и теп_Гоглера вновь изобрел тепловую Левая труба (д):Трубу› ее замечательные свойства І, 2- соответственно подвод и отвод тепбыли по достоинству оценены и по-лоты; 3 - пар; 4 - конденсат; 5 - жид-явились серьезные исследования и Костьд 6-фитильразработки.В некоторых отношениях тепловая труба аналогична термосифону,поэтому прежде чем рассматривать работу тепловой трубы, рассмотримпринцип работы термосифона (рис.
13.8, а).В трубу помещается небольшое количество воды, 5 затем из трубыоткачивается воздух, и она плотно закрывается. Нижний конец трубынагревается, что вызывает испарение жидкости и движение пара к холодному концу трубы, где он конденсируется. Конденсат 4 под действием гравитационных сил возвращается к горячему концу. Так как скрытаятеплота парообразования велика, то даже при очень малой разности тем-ператур между концами термосифона он может передавать значительноеколичество теплоты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
