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∙20∙1033600287∙273,15=7,2
Среднюю массовую теплоемкость воздуха определяем при средней температуре:
(3)
440+2102=325
Подставляя полученные результаты в выражение (1), находим
7,2∙1,053∙440-210=1744кВт
Расход воды через теплообменник:
(4)
Среднюю массовую теплоемкость воды определяем при средней температуре:
(5)
25+1052=65
Подставляя полученные результаты в выражение (4), находим
17444,183∙105-25=5,2
Средний температурный напор:
- для прямотока
(6)
440-25-210-105ln440-25210-105=226
- для противотока
(7)
440-105-210-25ln440-105210-25=253
Коэффициент теплопередачи определяем по формуле для плоской стенки:
(8)
где - коэффициент теплопроводности стали, ;
1160+0,00345,4+15000=59,1
Площадь поверхности нагрева:
(9)
Прямоток:
174459,1∙10-3∙226=131
Противоток:
174459,1∙10-3∙253=117
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