ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общая постановка задачи уточнения расчета теплообмендых аппаратов из "Расчет теплообменных аппаратов на электронных вычислительных машинах" Конструирование и выбор теплообменного аппарата производится совместным решением уравнений теплопередачи, материального и теплового балансов и уравнений гидравлики. Неопределенность, вытекающая из отсутствия единого критерия при выборе исходных данных расчета (например, значений скоростей, температур, допустимых гидравлических сопротивлений), а также необходимость неоднократного повторения расчетов обусловливают выбор простейших по форме расчетных уравнений. Эти уравнения выводятся с применением упрощающих допущений, в результате чего точность расчета снижается. При произвольном выборе многих величин, определяющих результаты расчета, такие упрощения принципиально не существенны. [c.23] Как показывает численный анализ, наибольшие погрешности в расчет вводятся обычно в результате усреднения физических свойств теплоносителей. [c.24] Теплоемкость теплоносителей. В расчетах обычно принимается среднее арифметическое значение теплоемкости теплоносителя в заданном температурном интервале либо значение ее яа середине температурного интервала. [c.24] В тех случаях, когда теплоемкость изменяется с температурой по линейному закону, это не вносит погрешностей в решение уравнения теплового баланса. Часто зависимость между теплоемкостью и температурой имеет более сложный вид. Это имеет место, например, при охлаждении газов в области тем1ператур и давлений, близких к критическим, когда теплоемкость сначала резко возрастает (иногда более чем в два-три раза по сравнению с ее обычными значениями), а затем убывает. Часто в расчеты вводится условная теплоемкость вещества в процессе, сопровождающемся химическими реакциями, фазовыми превращениями, частичным изменением агрегатного состояния (конденсация и испарение многокомпонентных смесей, абсорбция и десорбция и яр.). Изменение такой теплоемкости зачастую весьма большое, а зависимость ее от температуры изображается сложными уравнениями. В дальнейшем для простоты написания Ср будем обозначать как с. [c.24] При постоянных Со, Св и к приведенное уравнение легко интегрируется, давая выражение для средней логарифмической разности температур. Интегрирование уравнения (2-1) в общем случае затруднительно, так как входящие в него теплоемкости обоих потоков Со и Св, а также коэффициент теплопередачи к являются сложными функциями температур обоих потоков. [c.24] Вязкость теплоносителей ц входит в выражение для Ке и Рг. [c.24] Даже для такого практически обычного случая, как нагрев воды от 289 до 368° К при температуре стенки трубы 423° К (скорость воды 2 м1сек), погрешность в определении площади в результате усреднения вязкости составляет 6%. [c.25] Теплопроводность теплоносителей, жидких и газообразных, в условиях работы теплообменных аппаратов обычно изменяется в относительно иебольших пределах. Для воды изменение теплопроводности с температурой значительно только в зоне критических параметров. В интервале давлений 1—20 ат теплопроводность воды изменяется всего на 10—12% на 100° К. С повышением температуры теплопроводность большинства жидкостей убывает (кроме воды и глицерина). [c.25] Обычно а пропорционально Л.Р, где р 0,5. Усреднение X также вводит погрешность в определение средних значений коэффициента теплоотдачи а, а, следовательно, Аср, Яср и Р. [c.25] Плотность теплоносителя р изменяется с температурой. Для большинства жидкостей изменение плотности относительно невелико. Однако даже для воды при нагреве от 273 до 373° К оно составляет 5%. Для насыщенных углеводородов Сз—С5 это изменение значительно больше —до 15—30% на 100° К. [c.25] Плотность газообразных теплоносителей с ростом температуры уменьшается для идеальных газов на /273 своей величины при 100° К на каждый градус увеличения температуры. [c.25] В выражение для критерия Рейнольдса нлотаость р входит в виде сомножителя р . При прохождении теплоносителем в количестве С каналов постоянного поперечного сечения 5 при неизменном давлении это произведение остается постоянным и равно 0/5. Поэтому усреднение плотности при одновременном усреднении по тому же закону скорости потока теплоносителя не вводит дополнительных погрешностей в решение уравнения теплообмена. [c.25] Пусть в противопоточном либо прямоточном теплообменном аппарате происходит передача тепла от потока, имеющего температуры на концах аппарата /о.н и /о.к к потоку с температурами на концах /в.н и tв.к Рассмотрим случай, когда теплоотдача обоих потоков происходит при турбулентном режиме их движения. [c.25] Как показывает расчетный анализ для реальных случаев теплообмена, численные значения коэффициента могут весьма сильно отличаться от единицы. [c.27] При ламинарном потоке жидкости в трубах /г =0,8—1,4, при турбулентном потоке газа в трубах п = — 1,4, при турбулентном потоке жидкости в трубах л =1,3 — 3,5 при изменении температуры потоков от 273 до 373 К р= бар). [c.27] Общее уравнение теплопередачи для аппаратов смешанного и перекрестного тока имеет более сложный вид. [c.28] Рассматривая подинтегральную функцию уравнений (2-11) и (2-12), можно проследить характер влияния изменения физических свойств теплоносителей на расчет поверхности. [c.28] Принципиально возможно получить точное аналитическое решение уравнений (2-17) и (2-18), если известны зависимости Со( в), ( о, в) и др. [c.29] Однако обычно эти решения очень громоздки и неудобны в использовании. Поэтому практически целесообразно проводить численное интегрирование уравнений (2-17) и (2-18). Такое численное интегрирование, по существу, является поинтервальным расчетом теплообменного аппарата. Поинтервальный расчет иногда используется и в ручном счете — при проектировании ответственных теплообменников, когда в процессе теплообмена имеет место значительное изменение физических свойств одного из теплоносителей например, при охлаждении газа в области закритических параметров, при конденсации многокомпонентных смесей и т. д. Одной из разновидностой упрощенного поинтервального расчета является широко применяемый в практике ручного счета графо-аналитический метод с определением среднеинтегральной разности температур. [c.29] Вернуться к основной статье