Расчет теплообменных аппаратов

При расчете поверхностных теплообменных аппаратов ос­новным уравнением для расчета является уравнение        

                                   , Вт,                              (4.41)

где Q - количество теплоты, переданной через стенку от греющей среды к нагревае­мой за еди­ницу времени, Вт; k - коэффициент теп­лопередачи, равный обратной ве­личине термического со­противления и опреде­ляемый по форму­ле (4.42):

                      ,        (4.42)

где F – поверхность теплообменника, м²; ∆t - температурный напор, град.

Ранее предполагалось, что температура греющей и нагревае­мой сред не изме­няется вдоль поверхности нагрева. Однако, хотя такой случай и встре­чается на практике (в испарителях), но чаще всего тем­пература теплоносителей по поверхнос­ти нагрева изменяется. На рис. 4.39,а показана схема теплооб­менника, где тепло­носители движут­ся противоточно навстречу друг другу. На рис. 4.39,б изображен тепло­обменник, в котором теплоносители движутся по схеме прямотока (парал­лельного тока); в этом случае величина ∆t изменяется по по­верхности нагрева сильнее, чем в предыдущем случае. Бывают и теплообменники с перекрестным то­ком и с движением теплоносите­лей по сложным схемам (рис. 4.39,в).

 

Рис. 4.39. Схема теплообменников: а – противоток; б – прямоток; в – перекрестный ток.

 

            

Рис. 4.40. Изменение температуры жидкости в теплообменном аппарате:

а – прямоток; б – противоток.

13. Контрольные вопросы по четвертой теме

 

1. Перечислить три элементарных вида теплообмена.

2. Написать формулу основного закона теплопроводности (закона Фурье) и объяснить ее.

3. Что такое теплопроводность, как и где она происходит?

4. Физический смысл коэффициента теплопроводности.

5. Что такое конвекция, как и где она происходит?

6. Написать формулу Ньютона-Рихмана и объяснить ее.

7.  Физический смысл термического сопротивления.

8. Что такое лучистый теплообмен, как и где он происходит?

9. Написать формулу закона Стефана-Больцмана и объяснить ее.

10.  Какие виды теплообмена в основном происходят в твердых телах, в жидкостях и газах.

11.  Какая поверхность называется изотермической?

12.  Какое температурное поле называют стационарным?

13.  Что такое температурный градиент?

14.  Что такое удельный тепловой поток? Его физический смысл.

15.  Привести примеры коэффициентов теплопроводности для различных видов материалов.

16.  Дифференциальное уравнение теплопроводности Фурье.

17.  Что такое коэффициент температуропроводности?

18.  Теплопроводность при стационарном тепловом режиме.

19.  Распределение температур в плоской однослойной стенке.

20.  Распределение температур в плоской многослойной стенке.

21.  Возможные виды движения теплоносителя при конвективном теплообмене, их причины и характеристики.

22.  Как распределяется энергия при падении теплового излучения на поверхность тела.

23.  Теплопередача через плоскую стенку, график этого процесса.

24.  Физический смысл коэффициента теплопередачи.

25.  Как можно вычислить коэффициент теплопередачи, термическое сопротивление и температуры на поверхности стены и в ней?

26.  Перечислить виды теплообменников по принципу их действия, назвать примеры теплообменников каждого вида.

27.  Основное уравнение для расчета поверхностных теплообменных аппаратов.

28.  Перечислить основные схемы движения теплоносителей в теплообменных аппаратах.

29.  Как изменяются температуры в теплообменных аппаратах при прямоточном и противоточном движении теплоносителей в них?

ТЕМА 5. Основы массообмена.