Определить поверхность нагрева стального рекуперативного газовоздушного теплообменника (толщина стенок ) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей (рис. 6.2 и 6.3), если объемный расход воздуха при нормальных условиях , средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева , от поверхности нагрева к воде , коэффициент теплопроводности материала стенки трубы (стали) , теплоемкость топочных газов , плотность , начальные и конечные температуры газов и воды равны соответственно , , и . Определить также расход воды через теплообменник. Изобразить график изменения температур теплоносителей для обеих схем при различных соотношениях их условных эквивалентов. Исходные данные для расчета приведены в таблице 8.8
Указание: При решении задачи можно условно считать стенку плоской.
Таблица 5
Последняя
цифра шифра Предпоследняя цифра шифра
3 50 45 4 420 200 30 110
Ответить на вопросы:
1. Какая схема движения теплоносителя выгоднее?
2. Покажите (из рассмотрения формулы), какими способами можно увеличить коэффициент теплопередачи.
3. При каких значениях (близких к единице или гораздо больших единицы) цилиндрическую стенку можно в расчетах заменить без больших погрешностей плоской стенкой?
Нужно полное решение этой работы?
Ответ
поверхность нагрева стального рекуперативного газовоздушного теплообменника составляет при прямоточной схеме движения теплоносителей 514 и противоточной схеме движения теплоносителей 439, расход воды через теплообменник 12,903.
Решение
Массовый расход топочных газов:
(1)
50∙1033600∙1,23 17,083
Теплота, передаваемая в теплообменном аппарате:
(2)
17,083∙1,15∙420 200 4322 кВт
Средняя температура воды:
(3)
30 1102 70°С
Массовый расход воды через теплообменник определяем из уравнения теплового баланса:
(4)
где - массовая теплоемкость воды при 70 (справочная величина), ;
43224,187∙110 30 12,903
Средний температурный напор:
- при
(5)
- при
(6)
где - температурный перепад теплоносителей соответственно средний, больший и меньший на концах теплообменника, ;
Прямоток:
420 30 390,
200 110 90
ΔtбΔtм 39090 4,3 2
390 90ln39090 205°С
Противоток:
420 110 310,
200 30 170
ΔtбΔtм 310170 1,8 < 2
0,5·(310 170) 240
Коэффициент теплопередачи определяем по формуле для плоской стенки:
(7)
где - коэффициент теплопроводности стали, ;
1145 0,00350 1500 41
Площадь поверхности нагрева:
(8)
Прямоток:
432241∙103∙205 514
Противоток:
432241∙10-3∙240 439
Рисунок 1 - График изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена.
Рисунок 2 - График изменения температур теплоносителей для прямотока (а) и противотока (б) при различных соотношениях их условных эквивалентов.
1
. Какая схема движения теплоносителя выгоднее?
Более выгоднее противоточная схема движения теплоносителей вследствие того, что поверхность нагрева при противотоке меньше, чем при прямотоке ( 439 514 ), а средняя температура при противотоке больше, чем при прямотоке ( 240°С 205°С )
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
