Мм4.Сравнение эффективности схем прямоток и противоток

Отличие прямотока от противотока незначительно, когда ( меньше 0,05 или больше 10; в случае фазовых превращений – кипение второго теплоносителя и – конденсация первого теплоносителя,), т.е. Эффективность прямотока и противотока практически одинакова когда имеется слабое изменение температуры одного из теплоносителей по сравнению с изменением температуры другого или по сравнению со средним температурным напором. Во всех же остальных случаях схема противоток является наиболее эффективной, так как:

1. Максимальная температура холодного теплоносителя на выходе из теплообменного аппарата может быть выше минимальной температуры горячего теплоносителя на выходе из ТА ;

2. При одних и тех же начальных и конечных температурах теплоносителей средний температурный напор при противотоке больше, чем при прямотоке.

При прямотоке понижение температуры греющего (горячего) теплоносителя по ходу движения сопровождается повышением температуры нагреваемого (холодного) теплоносителя. Это влечет за собой два важных следствия:

1. Максимальная температура холодного теплоносителя на выходе из ТА не может быть выше минимальной температуры горячего теплоносителя (всегда , при )

2. Несмотря на наличие большой разности температур на входе при больших значениях изменения температур теплоносителей и , величина оказывается очень малой, что приводит из-за большого значения к снижению и соответственно росту необходимой поверхности теплообмена .

Единственным преимуществом прямотока является меньшее значение максимальной температуры поверхности теплообмена (которая лежит между температурами горячего и холодного теплоносителя) и меньший градиент температур по длине, что приводит к меньшей величине температурных деформаций. Это преимущество используется при конструировании высокотемпературных ТА, облегчает условия работы металла ценой увеличения габаритных размеров и массы

Расчет среднего температурного напора при сложных движениях теплоносителей

Графоаналитический метод расчета среднего температурного напора

Коэффициент теплопередачи в ТА для гладкотрубчатых и плоских поверхностей теплообмена

е

средний температурный напор

Q,Вт=const. Тепловой поток:

Теплопередача через многослойную плоскую стенку.

При (R1+R2)>>Rвн

Регенераторы ГТУ

При R1>>(Rвн+R2)

Коэффициент теплопередачи в оребренных поверхностях теплообмена.

 

Удельные поверхности на 1м длины трубок м2/м=м

Оребренная

А. Поперечное оребрение

А.Квадратные ребра

Б. Круглые ребра

Продольное оребрение

Уравнение теплового баланса при расчете ТА

I. Теплообмен без фазовых превращений

II. Конденсация насыщенного пара

энтальпия пара и конденсатора, ДЖ/кг

III. Конденсация перегретого пара

энтальпия перегретого пара, ДЖ/кг

IV. Нагрев, кипение жидкости (парообразование), перегрев пара

 

 

Обобщенные уравнения для расчета газожидкостных ТА(ВО,ТП(СП);ГО и газогазовых ТА(ВП(Р),ГП(Р)

Коэффициент сужения фронтального сечения

Расчет ВО,ТП(СП)-ОГТУ ГО-ЗГТУ. Принцип расчета воздухо и газоохлодителей ГТУ с перекрестной схемой движения теплоносителей по обобщенным уравнениям.

- плотность воздуха

Zl=zг,Z2=Zв

Температура «t»-C

Расчет: 1.Средний температурный напор

, ºC

2. Средняя температура воды

, ºC

3. Теплофизические свойства воды

4. Средняя температура газа

, ºC

5. Теплофизические свойства газа

, где , Па

- давление газа на входе в ТА, Па

- заданное гидродинамическое сопротивление

6. Тепловая нагрузка

, Вт

-расход газа, кг/с

7. Коэффициент эффективности тепловой работы

8. Относительное термическое сопротивление газового теплоносителя

 

 

Гладкотрубчатая поверхность

- воздух углекислый

- гелий

Оребреная поверхность

- воздух, углекислый газ

- гелий

9. Коэффициент и степени в уравнениях конвективного теплообмена и гидродинамического сопротивления

Гладкотрубчатая поверхность

Треугольная разбивка трубок:

B=0,295; m=0,6; ; ; r = - 0,25;

dн/dвн=6/5; 8/6; 10/8; 12/10; 15/13; 16/14; 17/15; 18/16; 19/17; 20/18

10. Полная длинна пути газа.

Lr = […] , м

11. Глубина трубного пучка

,м

12. Относительное фронтальное сечение

, м²(кг/с)

13. Полное фронтальное сечение по газу

,м²

14. Объем трубного пучка

15. Расход воды

16. Полное число трубок

Толщина отложений по воде

- диаметр отложений

17. Число рядов труб по глубине H

18. Число рядов труб по ширине

19. Ширина В

Проверочный расчет