Numele lucrării: schimbătoare de căldură
Specializare: Comunicare, Comunicatii, Electronica Radio si Dispozitive Digitale
Descriere: După o anumită perioadă de timp, fluxul de materiale de transfer de căldură este comutat. Regeneratoarele sunt realizate exclusiv pentru lichide de răcire. În funcție de direcția relativă a coolants de mișcare distinge astfel de circuite mișcarea de răcire: un echicurent circuit de curgere directă atunci când fluidul de transfer de căldură cald și rece de-a lungul unei suprafețe de schimb de căldură se deplasează într-un sistem unic contracurent direcție utilizat backflow atunci când fluidul de transfer de căldură cald și rece de-a lungul unei suprafețe de schimb de căldură se deplasează în direcție opusă.
Mărime fișier: 688 KB
Lucrarea a fost descărcată: 228 de persoane.
Cursul 5. Schimbătoare de căldură
1. Caracteristicile generale ale schimbătoarelor de căldură
Schimbatoarele de căldură sau schimbătoarele de căldură pedepsește dispozitive destinate să transfere căldura de la un agent de răcire la altul.
Un mediu de încălzire cu o temperatură mai mare se numește încălzire sau primar și cu o temperatură mai scăzută # 150; rece sau secundar.
În funcție de metoda de transfer a căldurii între suporturile de căldură, schimbătoarele de căldură sunt împărțite în suprafață și în contact.
În schimbătoarele de căldură de suprafață, schimbul de căldură între purtătoarele de căldură se efectuează cu participarea unei suprafețe de schimb de căldură.
În schimbătoarele de căldură de contact nu există o suprafață de schimb de căldură, iar transferul de căldură între suporturile de căldură are loc atunci când acestea sunt amestecate.
Un exemplu tipic al acestor schimbătoare de căldură sunt turnurile de răcire ale stațiilor electrice termice. Aici apa este răcită de aerul atmosferic la contactul direct.
Schimbătoarele de căldură de suprafață sunt împărțite în:
- Recuperatori (recuperatori);
- Regenerative (regeneratoare).
(recuperatio # 150; Lat. chitanță retur);
(regenerare # 150; restaurare, reînnoire, renaștere).
În schimbătoarele de căldură recuperatorii, pe o parte a suprafeței de separare, un purtător termic fierbinte se mișcă constant, iar pe de altă parte # 150; la rece. În acest caz, un transfer continuu de căldură de la agentul de răcire fierbinte la rece se efectuează prin suprafața de separare.
Recuperatorii, de regulă, funcționează într-un mod staționar.
Diagrama schimbătorului de căldură recuperator
În schimbătoarele de căldură regenerative, aceeași suprafață de schimb de căldură este spălată alternativ de un agent de răcire fierbinte sau rece. În acest caz, capacitatea de stocare a suprafeței de schimb de căldură trebuie să fie suficient de mare. De obicei, în acest scop, umplutura (ambalare), ca inele de porțelan, bucăți de cărbune de benzi metalice ondulate, pilitură de metal, etc.
a) În timpul perioadei de încălzire, când suprafața de schimb de căldură este spălată de un agent de răcire fierbinte, se acumulează o anumită cantitate de căldură.
b) în perioada de răcire atunci când suprafața de schimb de căldură se spală cu lichid de răcire rece, cantitatea de căldură acumulată dușurile anterioare, dat agentului termic rece.
Modul de funcționare al aparatului de regenerare este non-staționar. Având în vedere periodicitatea acțiunii, pentru transferul continuu al căldurii de la agentul de răcire fierbinte la răcitor, regeneratoarele sunt de obicei asamblate din două unități. În acest caz, în primul aparat, duza este spălată cu un agent de răcire fierbinte, în al doilea # 150; agent de răcire rece. După o anumită perioadă de timp, fluxul de medii de transfer de căldură este comutat.
Schimbul permanent de căldură între purtătoarele de căldură poate fi realizat într-un singur regenerator cu un design special, de exemplu într-un regenerator al sistemului Jungstrom.
Schema de bază a acestui regenerator este după cum urmează. Duză de regenerare este realizată sub formă de foi metalice ondulate. Constructiv, regeneratorul lui Jungstrom este realizat sub forma unui tambur cu rotație periodică, cu o pereche de compartimentare.
Regeneratoarele sunt realizate exclusiv pentru lichide de răcire. Exemple de aparate regenerative sunt încălzitoarele de aer ale furnalelor.
Trebuie subliniat faptul că termenul nu trebuie confundat „schimbător de căldură regenerativ“ cu termenul „regenerator“ utilizat, de exemplu, în turbinele cu gaz. În acest ultim caz, un regenerator înțeles elementul GTU, în care aerul intră în camera de ardere este gazele preîncălzite de turbine. Turbina cu gaz regenerator conform procedeului acționează ca un schimbător de căldură poate fi atât recuperative și regenerare.
În plus față de aceste schimbătoare de căldură există și schimbătoare de căldură cu surse de energie interne. Se utilizează nu două, ca de obicei, ci un agent de răcire, care elimină căldura generată în aparatul propriu-zis. Exemple de astfel de dispozitive sunt reactoarele nucleare, încălzitoarele electrice și alte dispozitive.
În funcție de direcția reciprocă a mișcării purtătorilor de căldură, se disting astfel de scheme pentru mișcarea purtătorilor de căldură:
a) un circuit de debit direct (debit direct), când suportul de căldură rece și rece se deplasează de-a lungul suprafeței de transfer de căldură într-o direcție
b) curgerea în contracurent (contracurent), când suportul de căldură rece și rece se deplasează de-a lungul suprafeței de schimb de căldură în direcții opuse
c) curentul încrucișat, când suportul de căldură rece și rece se deplasează în direcții încrucișate
d) un curent mixt, care este o combinație a celor trei scheme anterioare. De exemplu:
În același timp, de mai multe ori cross-flow
și curentul în contracurent
Schimbătorii de căldură recuperatori în ceea ce privește semnele care sunt semnificative pentru calculul termic pot fi clasificate după cum urmează:
a) în funcție de tipul de lichid de răcire:
b) asupra caracteristicilor de proiectare a suprafețelor de schimb termic:
- aparat tubular cu tuburi drepte;
- aparate tubulare cu un fascicul de tuburi în formă de U;
c) Prin prezența sau absența modificărilor în starea agregată a purtătorilor de căldură:
- schimbătoare de căldură fără a schimba starea agregată de căldură;
- schimbătoare de căldură cu o schimbare a stării agregate a unuia dintre purtătorii de căldură;
- schimbătoare de căldură cu schimbări în starea agregată a celor două lichide de răcire.
Întrebări pentru secțiunea 15.1. "Caracteristicile generale ale schimbătoarelor de căldură"
1. Definirea schimbătorilor de căldură.
2. Ce este un lichid de răcire fierbinte și rece?
3. Definiți aparatul de suprafață și contact (amestecare).
4. Care sunt cele două tipuri de schimbătoare de căldură de suprafață?
5. Ce sunt schimbătoarele de căldură recuperatoare?
6. Ce sunt schimbatoarele de căldură regenerative?
7. Ce sunt schimbătoarele de căldură recuperatoare?
8. În ce mod funcționează de obicei schimbătoarele de căldură regenerative?
9. În ce formă sunt folosite umpluturile (duzele) folosite în schimbătoarele de căldură regenerative?
10. De ce regeneratoarele sunt de obicei asamblate din două unități?
11. Descrieți schema schematică a regeneratorului sistemului Jungstrom.
12. Care este diferența dintre termenii "schimbător de căldură regenerativ" și "regenerator"?
13. Ce sunt schimbătoarele de căldură cu o sursă internă de căldură?
14. Furnizați o diagramă care să reflecte clasificarea generală a schimbătoarelor de căldură.
15. Ce modele de transfer de căldură sunt realizate în schimbătoarele de căldură?
16. Cum sunt clasificați schimbătoarele de căldură recuperatorii în funcție de tipul de lichid de răcire?
17. Cum se clasifică schimbătoarele de căldură recuperatorii în funcție de caracteristicile de proiectare ale suprafețelor de schimb termic?
18. Cum sunt clasificați schimbătoarele de căldură recuperatorii în funcție de prezența sau absența unei modificări în starea agregată de căldură?
15. 2. DISPOZIȚII PRINCIPALE ALE CALCULARII TERMICE A ECHIPAMENTELOR DE RECRUTARE
Calculul termic al recuperatorilor se bazează pe utilizarea în comun a a două ecuații:
- echilibrul echilibrului termic;
- transferul de căldură.
În forma cea mai generală, ecuația de echilibru termic în absența pierderilor de căldură este scrisă după cum urmează.
Aici și mai jos, indicele "1" înseamnă că această valoare se referă la transportatorul de căldură fierbinte și la indicele "2" # 150; la frig. Notație () # 150; corespunde acestei valori la intrarea în schimbătorul de căldură și () # 150; la ieșirea schimbătorului de căldură.
În conformitate cu aceasta. fluxul de masă de agent de răcire cald și rece.
# 150; entalpiei la intrarea în schimbătorul de căldură al agentului de răcire cald și rece.
# 150; entalpie la ieșirea din schimbătorul de căldură al agentului de răcire fierbinte și rece.
Partea din stânga a ecuației de echilibru termic # 150; există un flux de căldură din lichidul de răcire fierbinte și din dreapta # 150; fluxul de căldură, perceput de un agent de răcire rece. În absența pierderilor de căldură, aceste fluxuri de căldură sunt egale una cu cealaltă.
Dacă purtătoarele de căldură nu își schimbă starea agregată, ecuația echilibrului termic poate fi scrisă în formular
în cazul în care. - capacități specifice de căldură în masă pentru lichidele de răcire la cald și la rece. Valorile sunt luate din temperaturile medii ale suporturilor de căldură respective între orificiul de intrare și ieșire al schimbătorului de căldură.
Dacă este necesar, fluxul de masă al purtătoarelor de căldură poate fi determinat din dependență
Introducem noțiunea de capacitate de căldură a cheltuielilor C.
Capacitatea de căldură de consum este numită și echivalentul de apă.
Folosind noțiunea de capacități de căldură a cheltuielilor, vom scrie ecuația (15-2) în formă
în cazul în care. - schimbarea temperaturii lichidelor de răcire calde și reci, luate în modulul.
Astfel, raportul dintre schimbările în temperaturile purtătorilor de căldură este invers proporțional cu raportul dintre capacitățile de căldură ale acestor purtători de căldură. Ie Cu cât este mai mare capacitatea de căldură a transportorului de căldură, cu atât temperatura acestuia se schimbă mai puțin și trece prin schimbătorul de căldură.
Acum ne întoarcem la ecuația transferului de căldură.
În cazul în care temperaturile purtătorilor de căldură nu se schimbă de-a lungul suprafeței transferului de căldură, ecuația de transfer de căldură poate fi reprezentată sub forma
În majoritatea cazurilor, temperaturile mediului de transfer termic variază de-a lungul suprafeței schimbătoarelor de căldură. În această situație, putem scrie ecuația transferului de căldură pentru secțiunea elementară a suprafeței schimbătoarelor de căldură.
= - valoarea capului de temperatură în această secțiune.
Căldură transmisă prin întreaga suprafață de schimb de căldură
Coeficientul de transfer de căldură în majoritatea cazurilor variază nesemnificativ pe suprafață și se poate presupune că este constant
unde este capul mediu de temperatură pe întreaga suprafață.
Bazându-se pe ecuațiile de balanță de căldură și transfer de căldură de mai sus, se efectuează calculele de proiectare și verificare ale schimbătoarelor de căldură.
Calculele de proiectare (proiectare) se efectuează la proiectarea noilor schimbătoare de căldură.
Scopul calculului de proiectare este de a determina suprafața necesară schimbului de căldură pentru temperaturile inițiale și finale ale lichidului de răcire și pentru o anumită cantitate de transfer de căldură.
În general, sarcina termică poate fi predefinită sau valoarea acesteia este determinată pe baza ecuației de echilibru termic.
Coeficientul de transfer de căldură este determinat de dependențe cunoscute, diferite pentru diferite tipuri de schimbătoare de căldură. De exemplu, în cazul unui perete plat, coeficientul de transfer de căldură K este exprimat prin formula
în cazul în care. - coeficienți de transfer termic, determinați prin diferite formule, în funcție de procesele de transfer de căldură care apar pe suprafața de transfer de căldură.
Calculul verificării se efectuează pentru schimbătorul de căldură existent sau pentru schimbătorul de căldură deja proiectat. Aici, suprafața suprafeței de schimb de căldură este predeterminată. Scopul acestui calcul este de a determina temperaturile de evacuare ale purtătorilor de căldură și cantitatea de căldură transferată.
Întrebări pentru secțiunea 15.2
"Principalele prevederi ale calculului termic al dispozitivelor recuperative"
- Pe care două ecuații de bază se calculează calculul termic al schimbătorilor de căldură recuperatori?
- Dați ecuațiile pentru echilibrul de căldură pentru schimbătoarele de căldură (pentru cazul general, atunci când starea agregată a purtătoarelor de căldură nu se modifică).
- Care este cantitatea de căldură (echivalentul apei)?
- Cum sunt modificările temperaturilor purtătoarelor de căldură în schimbătoarele de căldură cu capacitatea de căldură a acestor purtătoare de căldură?
- Cum se schimbă ecuația transferului de căldură în cazul calculării termice a schimbătoarelor de căldură?
- Care este proiectarea (proiectarea) calculului schimbătorilor de căldură?
- Care este calculul de verificare al schimbătorilor de căldură?
15. 3. DETERMINAREA SUSPENSIEI AVERTIZATE A TEMPERATURII.
15.3.1. Modele de curgere directă și contracurentă a lichidelor de răcire
Vom arăta în grafic caracterul schimbării temperaturilor mediului de transfer de căldură de-a lungul suprafeței schimbătoarelor de căldură pentru două modele de curgere a lichidului de răcire, și anume fluxul direct și contra-fluxul.
- suprafața curentă de schimb de căldură a aparatului;
- suprafața completă de transfer de căldură a dispozitivului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: