Противоточная схема движения теплоносителей (стенки теплообменника покрыты накипью)

3.3.1 Средние удельные теплоемкости в интервалах изменений температур теплоносителей:

- горячий теплоноситель С_р1 = 4180 Дж/(кг∙К);

- холодный теплоноситель С_р2 = 4180 Дж/(кг∙К);

3.3.2 Тепловой поток

. (3.69)

Q = 1,8∙4180∙(98-76)=165528 Вт

3.3.3 Расход холодного теплоносителя

. (3.70)

кг/с

3.3.4 Средние температуры теплоносителей

. (3.71)

⁰ С

. (3.72)

⁰ С

3.3.5 Средний температурный напор

. (3.73)

 

⁰ С

3.3.6 Определяющие температуры

. (3.74)

⁰ С

. (3.75)

= 22+65=87⁰ С

3.3.7 Теплофизические свойства теплоносителей при определяющих температурах.

Определяем по таблице XI [1, с. 459]

Параметры	Горячий теплоноситель	Холодный теплоноситель
, 0 С
ρ, кг/м3
Ср, Дж/кг∙К
λ, Вт/(м∙К)	0,6785	0,6028
µ, Па∙с	0,000327	0,000963

 

3.3.8 Площади поперечного сечения каналов

Внутри труб

. (3.76)

м²

В межтрубном пространстве

. (3.77)

м²

3.3.9 Эквивалентный диаметр межтрубного пространства

. (3.78)

м

3.3.10 Скорости движения теплоносителей

- горячего

. (3.79)

м/с

- холодного

. (3.80)

м/с

3.3.11 Числа Рейнольдса

- для горячего теплоносителя

. (3.81)

- холодного теплоносителя

. (3.82)

По полученным числам Рейнольдса определяем, что режим движения горячего и холодного теплоносителей турбулентный.

3.3.12 Критерий Прандтля

- для горячего теплоносителя

. (3.83)

- для холодного теплоносителя

. (3.84)

- для стенки теплообменника при ⁰ C определяем по таблице XI [1, с.485]

3.3.13 Числа Нуссельта

- для горячего теплоносителя

. (3.85)

- для холодного теплоносителя

. (3.86)

3.3.14 Коэффициенты теплоотдачи

- для горячего теплоносителя

. (3.87)

Вт/(м²∙К)

- для холодного теплоносителя

 

. (3.88)

Вт/(м²∙К)

3.3.15 Линейный коэффициент теплоотдачи

(3.89)

3.3.16 Длина каналов

. (3.90)

м

3.3.17 Площадь поверхности теплообменника

. (3.91)

м²

3.3.18 Построение графика изменения температур при противотоке (стенки теплообменника покрыты накипью)

Рисунок 2 – График изменения температур при противотоке(стенки теплообменника покрыты накипью)

3.3.19 Нахождение местных потерь

- для горячего теплоносителя

. (3.92)

где ξ_вх = 0,5 – коэффициент сопротивления входа в трубу

ξ_вых = 1 – коэффициент сопротивления выхода из трубы

n – число труб

w – скорость движения горячего теплоносителя.

м

- для холодного теплоносителя

. (3.93)

м

3.3.20 Нахождение местных потерь на трение

- для горячего теплоносителя

. (3.94)

м

- для холодного теплоносителя

. (3.95)

м

где λ₁ и λ₂ – коэффициенты гидравлического трения

. (3.96)

. (3.97)

3.3.21 Суммарные потери напора

- для горячего теплоносителя

. (3.98)

м

- для холодного теплоносителя

. (3.99)

м

3.3.22 Мощность на прокачивание

- горячего теплоносителя

. (3.100)

Вт

- холодного теплоносителя

. (3.101)

Вт

3.3.23 Суммарная мощность насосов

. (3.102)

Вт

 

4. Выводы по расчету

На основе данных, полученных в результате теплового расчета, делаем выводы о том, что:

- при заданных исходных данных прямоточная и противоточная схемы движения жидкости сопоставимы по эффективности.

- если на стенках теплообменника имеется накипь, то она отрицательно влияет на теплообмен, затрудняет передачу тепла от горячего теплоносителя к холодному и затрудняет прокачку теплоносителя по трубам.

Список литературы

1. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М., Высшая школа. 1975, с.496.

2. Конспект лекций по дисциплине « Теплотехника».