Определить поверхность нагрева стального рекуперативного воздушного теплообменника (толщина стенок ) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей

Теплота, передаваемая в теплообменном аппарате (воздухоподогревателе), выражается уравнением теплового баланса:
(1)
где - массовый расход воздуха и воды соответственно, ;
- средняя массовая теплоемкость теплоносителя в интервале температур до , .
Массовый расход воздуха:
(2)
где - давление воздуха при нормальных условиях, ;
- объемный расход воздуха при нормальных условиях, ;
- газовая постоянная воздуха, ;
- температура воздуха при нормальных условиях, ;
101325∙45∙1033600287∙273,15=16,2
Среднюю массовую теплоемкость воздуха определяем при средней температуре:
(3)
340+1402=240
Подставляя полученные результаты в выражение (1), находим
16,2∙1,036∙340-140=3357кВт
Расход воды через теплообменник:
(4)
Среднюю массовую теплоемкость воды определяем при средней температуре:
(5)
50+1302=90
Подставляя полученные результаты в выражение (4), находим
33574,208∙130-50=10,0
Средний температурный напор:
- для прямотока
(6)
340-50-140-130ln340-50140-130=83
- для противотока
(7)
340-130-140-50ln340-130140-50=142
Коэффициент теплопередачи определяем по формуле для плоской стенки:
(8)
где - коэффициент теплопроводности стали, ;
1165+0,00345,4+15000=63,9
Площадь поверхности нагрева:
(9)
Прямоток:
335763,9∙10-3∙83=633
Противоток:
335763,9∙10-3∙142=370
Рисунок 1 - График изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена и принципиальная схема теплообменника: а - прямоточная схема движения теплоносителей; б - противоточная схема движения теплоносителей.
Рисунок 2 - График изменения температур теплоносителей для прямотока (а) и противотока (б) при различных соотношениях их условных эквивалентов.
1