Определить поверхность нагрева рекуперативного водовоздушного теплообменника при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей

Переведем значение расхода воздуха из м3/ч в м3/с:
V1=40∙103м3час=40∙1033600м3с=11,11 м3с
Определим количество передаваемого тепла по формуле:
Q1=V1cv1∙t1'-t1'';кВт
где:
cv1 =0,738 кДж/(м3оС) – объёмная теплоемкость воздуха;
Q1=11,11∙0,738∙400-180=1803,82 кВт
Примем, что потерями теплоты в теплообменнике можно пренебречь, соответственно количество получаемой теплоты от греющего теплоносителя равно количеству передаваемой теплоты к нагреваемому теплоносителю, то есть Q1=Q2=Q . Определим расход нагреваемого теплоносителя по формуле:
G2=Qcp2∙t2''-t2';кг/с
где:
cp2 – удельная теплоемкость охлаждающей воды, определяем при средней температуре:
t2ср=t2'+t2''2=35+1152=75 ℃
cp2=4,193 кДж/кгК при t2ср= 75 ℃
G2=1803,824,193∙115-35=5,377 кг/с
Определим средний температурный напор для прямоточной схемы движения теплоносителей:
Δtпрямоточ=Δtб-ΔtмlnΔtбΔtм; ℃
Δtб=t1'-t2'=400-35=365℃
Δtм=t1''-t2''=180-115=65℃
Δtпрямоточ=365-65ln36565=173,86 ℃
Определим поверхность нагрева теплообменника при прямоточной схеме движения теплоносителей по формуле:
Fпрямоточ=QkΔtпрямоточ;м2
где:
k=23 Вт/(м2оС) по заданию - коэффициент теплопередачи от воздуха к воде.
Fпрямоточ=1803,8223∙173,86=0,451м2
Определим средний температурный напор для противоточной схемы движения теплоносителей:
Δtпротивоточ=Δtб-ΔtмlnΔtбΔtм; ℃
Δtб=t1'-t2''=400-115=285℃
Δtм=t1''-t2'=180-35=145℃
Δtпротивоточ=365-65ln36565=207,18 ℃
Определим поверхность нагрева теплообменника при противоточной схеме движения теплоносителей по формуле:
Fпротивоточ=QkΔtпротивоточ;м2
Fпротивоточ=1803,8223∙207,18=0,379 м2