Определить тепловой поток Q и конечные температуры теплоносителей t1 и t2 в калорифере

Средний температурный напор в калорифере при противотоке составляет
tср = ∆tб-∆tмln∆tб∆tм
Расчетная площадь Fк поверхности теплообмена калориферной установки:
Fк=QK(t1ср-t2ср)(1)
где t1сри t2ср – соответственно средняя температура теплоносителя и воздуха в калорифере.
Тепловой поток в калорифере по уравнению теплопередачи
Q=FкKtср= (2)
Количество теплоты, воспринятой воздухом в калорифере
Q= СвоздGвозд(t2''-t2') (3)
где: Срв – массовая теплоемкость воздуха при постоянном давлении, кДж/кг С;
Для воздуха Срв =1,0 кДж/кг С
Gв – расход воздуха, кг/с.
Количество теплоты, переданной греющей водой воздуху в калорифере
Q= CрводыGводы(t1'-t'1') (4)
где: Срводы – массовая теплоемкость воды, кДж/кг С;
для воды Срводы =4,2 кДж/кг С
для воздуха Срвоздух =1,0 кДж/кг С
Gводы – расход воды, кг/с.
t1'-t1'' - cоответственно температура воды на входе и выходе из калорифера
Тепловой поток со стороны греющей воды
Q= 4187*0,33*(130-t'1')
Количество тепла, переданного нагреваемому воздуху
Q= 1000*3,0*(t2''+20)
Для противотока расчетные формулы после преобразования выглядят так
а) Температуру теплоносителя на выходе из калорифера для противотока можно определить по формуле
δt1= t1'-t1''= t1'-t2' 1-e-1-C1G1C2G2KFC1G11-C1G1C2G2e-1-C1G1C2G2KFC1G1
t1''= t1'-t1'-t2' 1-e-1-C1G1C2G2KFC1G11-C1G1C2G2e-1-C1G1C2G2KFC1G1
t1''= 130-130+20 1-e-1-4200*0.331000*3.038*274200*0.331-4200*0.331000*3.0e-1-4200*0.331000*3.038*274200*0.33
t1''= 130-130+20*0.462 1-e-1-0.4620.741-0.462*e-1-0.4620.74
t1''= 130-1501-e-0.391-0.462*e-0.39
t1''= 130-150 1-0.6771-0.462*0.677
t1''= 130-150 0.3230.687
t1''= 130-150*0.47=130-70,5=59.5 °C
б) Температуру горячего воздуха на выходе из калорифера для противотока можно определить по формуле
δt2= t2''-t2'= t1'-t2'C1G1C2G2 1-e-1-C1G1C2G2KFC1G11-C1G1C2G2e-1-C1G1C2G2KFC1G1
t2''= t2'+t1'-t2'C1G1C2G2 1-e-1-C1G1C2G2KFC1G11-C1G1C2G2e-1-C1G1C2G2KFC1G1
t2''= -20+130+204200*0.331000*3.0 1-e-1-4200*0.331000*3.038*274200*0.331-4200*0.331000*3.0e-1-4200*0.331000*3.038*274200*0.33
t2''= -20+130+20*0.462 1-e-1-0.4620.741-0.462*e-1-0.4620.74
t2''=-20∓69.3 1-e-0.391-0.462*e-0.39
t2''= -20+69.3 1-0.6771-0.462*0.677
t2''= -20+69.3 0.3230.687
t2''= -20+69.3 0.47=-20+32.57=12.57 °C
Тепловой поток в калорифере равен
Q = C1*G1*(t1'-t1'') = 4200*0.33*(130-59,5) = 97,713 кВт
Температурный напор в калорифере
tср = ∆tб-∆tмln∆tб∆tм=130-12,57-(59,5+20)ln117,4379,5 = 117,43-79,5ln117,4379,5=37,930,39 = 97,25 С
Ответ: Q = 97,713 кВт; t1''= 59,5 С; t2''= 12,57 С