Acasă | Despre noi | feedback-ul
La proiectarea de noi dispozitive, scopul calculului termic este determinarea suprafeței transferului de căldură, iar dacă acesta este cunoscut (folosind structurile existente), scopul calculului este de a determina temperaturile finale ale fluidelor de lucru sau costurile acestora.
Ecuațiile de transfer de căldură de bază pentru starea de echilibru sunt ecuația de transfer de căldură și ecuația de echilibru termic.
unde Q este fluxul de căldură;
k este coeficientul mediu de transfer de căldură;
F este suprafața de schimb de căldură din aparat;
- respectiv, temperatura transportoarelor de căldură și rece.
Ecuația balanței de căldură cu condiția să nu existe pierderi termice și tranziții de fază:
unde și - debitul masic de agent de răcire, kg / s;
și sunt încălzirea specifică medie a lichidelor în intervalul respectiv
temperaturi de la. J / (kg.grad);
și - temperaturile lichidelor la intrarea în aparat;
și - temperatura lichidelor la ieșirea din aparat.
numita apa. sau un echivalent condițional.
Având în vedere acesta din urmă, ecuația echilibrului termic poate fi reprezentată în următoarea formă:
unde și sunt echivalentele condiționate ale lichidelor calde și reci.
Într-un aparat termic, temperaturile lichidelor fierbinți și reci variază invers cu echivalentele lor condiționale. Acest raport este menținut pentru fiecare element al suprafeței aparatului.
În derivarea ecuației de transfer de căldură de bază (3.4) și (3.5), se presupune că temperaturile mediilor fierbinți și reci în schimbătorul de căldură nu se schimbă. De fapt, temperaturile fluidelor de lucru în timpul trecerii prin aparat variază, iar schimbarea temperaturii este puternic influențată de modelul de curgere a lichidelor și de mărimea echivalenților condiționali.
Dacă abscisa este de a complota valorile de suprafață ale aparatului F. și ordonată sunt valorile de temperatură în diferite puncte ale suprafeței t. apoi pentru dispozitivele cu flux direct putem da graficele de temperatură prezentate în Fig. 7.2, iar pentru dispozitivele cu contra-curent - în Fig. 7.3. Curbele superioare din grafice arată schimbarea temperaturii agentului de răcire fierbinte, cel mai scăzut - cel rece.
Fig. 7.3. Graficul variației de temperatură cu contracurent
În contra-curent (figura 7.3), temperatura finală a lichidului rece poate fi mult mai mare decât temperatura finală a lichidului fierbinte. În consecință, în dispozitivele contra-curente, este posibilă încălzirea mediului rece la o temperatură mai ridicată decât în cazul dispozitivelor cu debit direct, cu aceleași condiții inițiale. În plus, după cum se poate observa din figuri, împreună cu schimbările de temperatură, diferența de temperatură dintre fluidele de lucru sau capul de temperatură se modifică de asemenea.
Cantitățile și k pot fi considerate a fi constante numai în suprafața elementară de transfer termic dF. Prin urmare, ecuația de transfer de căldură pentru un element al suprafeței de transfer de căldură dF este valabilă numai în formă diferențială:
După integrare, fluxul de căldură transmis pe întreaga suprafață F la un coeficient mediu de transfer termic k. este determinată de formula
unde este capul mediu de temperatură logaritmică pe ansamblu
Dacă presupunem că temperatura suportului de căldură se modifică în conformitate cu legea liniei drepte, atunci capul mediu de temperatură din aparat este egal cu diferența dintre valorile medii aritmetice:
Cu toate acestea, temperaturile fluidelor de lucru variază cel mai adesea în conformitate cu legea curbilinie. Prin urmare, ecuația (7.6) este doar aproximativă și poate fi utilizată pentru modificări mici ale temperaturii ambelor lichide.
În acest caz, după integrarea ecuației (7.4) pe suprafață cu utilizarea temperaturilor inițiale și finale ale purtătoarelor de căldură și rece,
unde este cea mai mare diferență de temperatură a fluidelor de lucru la un capăt
- cea mai mică diferență de temperatură a fluidelor de lucru la celălalt capăt
Comparând ecuațiile (7.7) și (7.5), obținem:
Această valoare se numește temperatura medie a jurnalului de temperatură.
Astfel, pentru aparat:
Valoarea numerică pentru dispozitivele contra-curente în condiții identice este întotdeauna mai mare pentru dispozitivele cu curent continuu, astfel încât dispozitivele contra-actuale au dimensiuni mai mici.
Capul mediu de temperatură logaritmică al dispozitivelor cu curent încrucișat se calculează ca pentru contra curent cu introducerea factorilor de corecție obținute experimental, care sunt date în literatura de specialitate.
Întrebări de auto-monitorizare pentru secțiunea 6
1. Ce se numește schimbător de căldură?
2. Ce grupuri sunt împărțite în schimbătoare de căldură?
3. Care sunt fluxurile de lichide?
4. Ecuația de bază a transferului de căldură și a echilibrului termic.
5. Ce valoare se numește echivalent condițional?
6. Cum se modifică temperaturile lichidelor și echivalenților condiționali în aparat?
7. Grafice ale schimbărilor de temperatură ale fluidelor de lucru în dispozitivele cu debit direct
8. Cum este presiunea medie a temperaturii aritmetice în
9. Derivarea ecuației temperaturii medii a temperaturii jurnalului.
10. Scrieți ecuațiile capului mediu de temperatură logaritmică pentru
dispozitive cu flux direct și contra-curent.
Articole similare
-
Calcularea sarcinii înclinate se află în poziția maximă de decolare
-
Hipertermia (tulburări termice și accident vascular cerebral), cum să se ocupe de aceasta
Trimiteți-le prietenilor: