Теплообменник разность температур на тепловом

Расчет теплообменных аппаратов состоит из следующих операций 1) определение тепловой нагрузки, Вт (ккал/ч) 2) определение средней разности температур 3) расчет коэффициента теплопередачи, Вт/(м -К) или ккал/(м ч °С) 4) определение поверхности теплопередачи, м 5) определение числа теплообменников выбранного типа, необходимого для регенерации тепла потоков. [c.234]

В этой формуле нам известны две величины — тепловая нагрузка теплообменников 0=1 519 ООО ккал/ч и средняя разность температур Дг р = 63° С. Значение коэффициента теплопередачи к для наших теплообменников найдем из практических данных о работе аналогичных теплообменников (табл. 5. 1 п конце главы). Для нашего сл> ая примем к = 200 ккал/м ч град. Тогда [c.76]

Выбор рационального типа теплоносителя и экономически выгодной системы нагрева определяется характером химического или другого теплового процесса. При выборе теплоносителя небходимо прежде всего учитывать рабочую температуру процесса и в соответствии с этим подобрать оптимальную температуру теплоносителя. Оптимальная температура теплоносителя определяется оптимальной разностью температур между температурой теплоносителя 1 и температурой нагреваемого сырья 2- Значение оптимальной разности температур зависит от условий теплопередачи в теплопотребляющем аппарате и в источнике тепла с учетом стоимости площади нагрева обоих теплообменников. Обычно в качестве параметра, определяющего оптимальную разность температур, выбирают либо стоимость 1 м поверхности нагрева, либо кубатуру оборудования, отнесенную к 1 м поверхности нагрева, либо вес 1 поверхности нагрева и т. д. [c.249]

Полный расход рассчитывают исходя из тепловой нагрузки теплообменника, прироста (или падения) температуры жидкости и удельной теплоемкости воды и воздуха. Результаты приведены в 29-й строке таблицы. Необходимое число параллельных каналов для воды определяют путем деления полного расхода воды на расход воды через одну трубу. Полученное значение равно 13,2. Естественно, что количество каналов — целое число, поэтому в таблице приведено значение 13. Полное сечение матрицы на входе с воздушной стороны получают делением полного расхода воздуха на удельный расход воздуха на единицу площади (15-я строка) и на относительную долю полного сечения, свободную для прохода воздуха. Требуемую величину теплообменной поверхности получают как частное от деления полной тепловой мощности на коэффициент теплопередачи и среднелогарифмическую разность температур. Длину [c.222]

Теперь уравнение (3), представляющее собой не более чем определение параметра ДГд[ в сочетании с тепловым балансом, оказывается справедливым для теплообменника с лкь бой схемой течения теплоносителей. С его помощью можно записать эффективную разность температур [c.33]

Если площадь проходного сечения и геометрия поверхности теплообмена Tie зависят от длины и если изменения физических свойств с температурой почти не сказываются на коэффициентах теплоотдачи двух потоков теплоносителей, то местные тепловые потоки в любой точке по длине теплообменника будут прямо пропорциональны местной разности температур М между двумя теплоносителями. [c.74]

Теплообменники жесткой конструкции можно применять только при небольшой разности- температур трубок и кожуха (обычно не более 30—40°С). В остальных случаях необходима компенсация температурных напряжений, возникающих из-за различного теплового расширения кожуха и трубок. В теплообменниках с [c.85]

А. Коэффициенты теплоотдачи. Понятие коэффициента теплоотдачи а как коэффициента пропорциональности между тепловыми потоком q и температурным напором ЛТ лежит в основе большинства методов расчета теплообменников. Коэффициент теплоотдачи — всего лишь удобный параметр нри составлении уравнений для расчета. В ряде процессов теплопереноса (таких, как пузырьковое кипение и естественная конвекция) а. зависит от разности температур и поэтому на первый взгляд применяться в этих случаях не может. Тем не менее удобство его использования и отсутствие приемлемых альтернатив, [ю крайней мере, для расчетов без применения ЭВМ приводит к тому, что понятие коэффициента теплоотдачи часто применяется и к этим случаям. [c.4]

Прямоток — в-т такая схема движения, при которой два потока теплоносителя движутся через теплообменник в одном направлении. На входном участке теплообменника, где различие в температуре двух потоков жидкости достигает максимального значения, наблюдается наибольшая степень теплопередачи. По мере продвижения потоков жидкости через теплообменник разность температур, а следовательно, и тепловой поток становятся существенно меньше. [c.140]

Аналогичными недостатками обладает и другой критерий, также называемый иногда к. п. д. теплообменника. Он равен отношению перенесенного тепла к максимально возможному, т. е. к теплу, которое могло бы быть перенесено от одного теплоносителя к другому при бесконечном сближении разности температур на одном из концов и отсутствии потерь в окружающую среду. Этот критерий также не свидетельствует о достоинствах аппарата как конструкции (за исключением его изоляции). Он характеризует полноту реализации в данном процессе теоретически возможного теплового потенциала. Скорее, это характеристика роли аппарата в схеме, чем ответ на вопрос, насколько хорошо данный аппарат выполняет эту роль. [c.296]

А. Введение. Желание экономить энергию и материалы, а также учет экономических обстоятельств привели к усилиям, направленным на разработку более эффективного теплообменного оборудования. Обычно задачей термогидравлического анализа является уменьшение размеров теплообменника, требуемого для обеспечения заданного теплового режима, увеличение мощности существующего теплообменника, снижение разности температур обменивающихся теплотой потоков или уменьшение мощности, затрачиваемой на прокачку теплоносителей. Улучшение харак- [c.321]

Рис. Ili-4. Схема теплового процесса с рас- С приемлемой для прак-пределенпымп параметрами. тики точностью полученные уравнения могут быть применены к теплообменным аппаратам, для которых отношение разностей температур на входе и выходе из теплообменника меньше двух.

Типичные случаи. В табл. 16.1 для ряда типичных теплообменников приведены некоторые оптимальные параметры соответствующих моделей. Заметим, что в каждом из них мощность модельной устаповки составляет менее 10% мощности натурной. В большинстве случаев опыты проводились с целью получить характеристики для целого семейства данных натурных аппаратов. В табл. 16.1 сопоставлены основные параметры опытных и натурных теплообменников. Уменьшение мощности было достигнуто (по крайней мере отчасти) с помощью уменьшения размера теплообменной матрицы. Часто дальнейшее уменьшение мощности достигалось за счет уменьшения разности температур, а в одном случае эффективное уменьшение мощности было достигнуто в результате применения воздуха при атмосферном давлепии вместо гелия при высоком давлении. Это дало возможность уменьшить тепловой поток в 20 раз, сохранив неизменным подогрев на единичном отрезке приведенной длины (отношении длины к диаметру) по сравнению с натурным теплообменником. Интересно заметить, что во всех случаях, кроме одного, режим течения для одного или обоих теплоносителей соответствовал переходной области диапазон чисел Рейнольдса от 500 до 5000). Опыты на моделях имеют особую важность, поскольку нет другого надежного способа выявить влияние отклонений в геометрии, свойственных интересующим нас теплообменникам, в этой переходной области течения. [c.314]

В теплообменниках с неподвижными трубными решетками при различном тепловом удлинении труб и кожуха возникают температурные напряжения поэтому такие теплообменники применяют при небольшой (до 50° С) разности температур между трубами и кожухом. [c.425]

На основании этого соотношения второму началу термодинамики можно дать еще н такую формулировку коэффициент полезного действия тепловой машины не зависит от природы и вида тел, участвующих в процессе, а зависит только лишь от разности температур теплообменника (Т ) и теплоприемника (Т2). [c.69]

Эксергетический анализ процесса теплообмена позволяет выбрать термодинамически наивыгоднейшие разности температур теплоносителей, исходя из допустимых потерь при теплообмене. В табл. 8.2 приведены полученные из такого расчета допустимые разности температур для теплообменников при потерях от необратимости, равных 10 и 1% теплового потока 0. [c.199]

Если соблюдается условие п. 25, то разность температур между потоками 31 и 20 для организации эффективного теплообмена между ними недостаточна и устанавливать теплообменник Т-7 нецелесообразно. В этом случае тепло в низ АОК подводят с помощью печи, которая на схеме указана как теплообменник Т-9. Тепловая нагрузка на печь Qr-s = Qr-z, а параметры потоков 31 и 32 равны между собой tsi = ts2 ялз, = (32. [c.324]

Средняя разность температур. В непрерывнодействующем теплообменнике разность температур между горячей и холодной жидкостями меняется вдоль поверхности теплообменника- Чтобы учесть это, необходимо проинтегрировать основное уравнение йд КйРМ, где Д/ —полная разность температур между теплоносителями- Обычно допускается, что коэффициент теплопередачи и массовые расходы жидкости постоянны, удельные теплоемкости сохраняют постоянные значения, а тепловые потери пренебрежимо малы- Для прямотока или противотока жидкостей результирующее уравнение имеет вид [c.197]

Многоходовые (по трубному пространству) кожухотрубчатые теплооб-мен ики применяются главным образом в качестве паровых подогревателей жидкостей и конденсаторов. Именно в этих случаях взаимное направление движения теплоносителей в многоходовых теплообменниках (смешанный ток) не приводит к снижению средней движущей силы сравнительно с противотоком, по принципу которого работают одноходовые теплообменники. Многоходовые теплообменники целесообразно использовать также для процессов теплообмена в системах жидкость—жидкость и газ—газ при больших тепловых нагрузках. Если же требуемая поверхность теплообмена невелика, то для указанных систем более пригодны элементные теплообменники. Особое значение имеют трубчатые тепло-обменпики нежесткой конструкции (в том числе многоходовые) в тех случаях, когда разность температур теплоносителей значительна и необходима компенсация неодинакового теплового расширения труб и корпуса аппарата. Однако эти аппараты дороже теплообменников жесткой конструкции. [c.338]

Потери из-за необратимости процессов в ХТС (внутренние потери) связаны с гидравлическим сопротивлением потоков, теплообменом при конечной разности температур, массообменом при конечной разности концентраций и др. К естественным (внешним) потерям относятся потери эксергии через тепловую изоляцию, потери с потоками, выходящими из системы с продуктами сгорания, с воздухом после воздушных холодильников, с водой после теплообменников, с побочными продуктами химического процесса. [c.288]

Большинство процессов химической технологии протекает в заданном направлении только при определенной температуре, которая достигается путем подвода или отвода тепловой энергии (теплоты). Процессы, скорость протекания которых определяется скоростью подвода или отвода теплоты [нагревание, охлаждение, испарение (или кипение), конденсация и др.], называют тепловыми. Движущей силой тепловых процессов является разность температур более нагретого и менее нагретого тела. Аппараты, в которых осуществляются тепловые процессы, называют теплообменниками. [c.263]

Здесь Оаозд. Gnh3. Осзн, — соответственно массо-вые расходы воздуха, аммиака, пропилена, кг/с л сзнв — степень превращения пропилена q — тепловой эффект реакции ( р = 12000 кДж на (2) кг пропилена) йт — коэффициент теплопередачи для верхнего теплообменника, Вт/(м -К) F — поверхность теплообмена верхнего теплообменника, м Д/ — среднелогарифмическая разность температур "" [c.214]

Здесь Gia, Goaal Goae — массовые расходы воздуха, аммиака и пропилена Я— общее давление в указанном потоке, I/ — объемный расход потока Яц — парциальное давление компонента газовой смеси в потоке k — константа скорости реакции h — тепловой эффект реакции Кв — коэффициент теплопередачи верхнего теплообменника Fg — поверхность теплообмена верхнего теплообменника — коэффициент теплопередачи нижнего теплообменника — поверхность теплообмена нижнего теплообменника Т р — среднелогарифмическая разность температур [c.94]

Часто при разности температур сред свыше 50° С применяют теплообменники с плаваюи ей головкой, которые также компенсируют тепловые напрян<ения в трубах и корпусе. [c.161]

Для многих случаев работы при конденсации эти теплообменники могут иметь высокую эффективность, в особеиности нри небольших тепловых потоках, обусловленных либо низкой разностью температур, либо плохими теплофизическими свойствами жидкостей. Однако поскольку размеры отверстий в пластинах фиксированы для каждого типа пластин и расстояние между ними мало, перепад давления часто является определяющим фактором для конструкций с конденсирующим теплоносителем. Если возможна работа при очень низком перепаде давлеиия в паре, то рабочей будет только часть длины нластииы и эффективность будет ниже. [c.88]

С целью уменьшения тепловых потерь в окружающую среду более горячий теплоноситель обычно подается в трубное пространство, а холодный — в межтрубное. Естественная для ТА разность температур теплоносителей обусловливает разность температур труб и кожуха, абсолютное удлинение которых оказывается неодинаковым, что вследствие жесткого крепления концов труб и кожуха к трубным решеткам (теплообменники типа ТН) приводит к механическим напряжениям в ТА. При АГ р > 40 50 К такие напряжения могут стать опасными и их приходится компенсировать линзовым компенсатором (гофр) на кожухе ТА (рис. 6.2.5.2, а)-, такие теплообменники относят к типу ТК (теплообменники с компенсатором). Термические напряжения полностью отсутствуют в ТА с плавающей головкой (тип ТП, рис. 6.2.5.2, б) и в ТА с и-образными трубками (тип ТУ, рис. 6.2.5.2, в), в которых, кроме того, становятся доступными для механической очистки наружные поверхности труб (при разборке ТА), однако в и-образном ТА механическая очистка трубного пространства затруднительна. [c.348]

Из формулы (4—26) видно, что холодопроизводительность простого регенеративного цикла зависит только от разности теплосодержаний расширенного газа и 2 сжатого газа ири его темпер а-т у ре Т ] на входе в противоточный теплообменник. Разность является тепловым вулражением дроссельного эффекта при температуре газа на входе его в теплообменник. Это значит, что охлаждение газа в теплообменнике перед дросселированием не сказрлвается на холодопроизводительности установки и влияет лишь на степень понижения температуры. [c.747]

Пусть корпус и трубы теплообменника выполнены из материалов с одинаковым коэффициентом теплового расширения, и разность температур труб и корпуса равна IS.t. Тогда, если трубы не связаны с корпусом, они удлиняются на величину б. Как виднз из рис. 132, деформация б = аАИ состоит из деформации сжатия труб удлинения металла корпуса б и расширения компенсатора бд-. [c.159]

Левая часть представляет собой отношенне нзменения температуры к средней логарифмической разности температур. Это отношение содержит тепловые характеристики, которые должны обеспечиваться конструкцией теплообменника. Правая часть является отношением теплопереносной способности к теплоаккумулирующей, выражающим собой комбн1гированное свойство теплообменника, соответствующее этим тепловым характеристикам. [c.83]

Компенсаторы теплового расширения. В отсутствие подобных устройств при повышенной разности температур трубок и корпуса возникает деформация мест развальцовки, нарушается герметичность и образуется течь. На рис. 161 представлены различные компенсирующие устройства. Лучшим способом считается применение плавающих головок в сочетании с отбортовкой кожуха при этом уменьшается живое сечение затрубаого пространства, повышаются скорость теплоносителя и коэффициент теплопередачи. В гудронных теплообменниках можно применять плавающую головку в сочетании с сальниковым уплотнением. [c.266]

Различное удлинение труб. Значительные температурные напряжения могут возникнуть в трубах и трубных решетках теплобменника, подобного показанному на рис. 1.10, особенно если коэффициент теплоотдачи на стороне труб высок, а распределение расходов по трубам неравномерно и вызывает значительные вариации в распределении температур. Даже при равномерном распределении скоростей потока и температур в каждой из половин теплообменника разность тепловых удлинений в этих двух половинах может быть велика, если перепад температуры теплоносителя в трубах превышает 50— 100 С. [c.146]

Зависимость теплового потока от среднелогарифмической разности температур. Зная среднелогарифмическую разность температур, можно определить тепловыделение для теплообменника в целом по следующей формуле Q ил (СЛРТ). Вычисление выражения для среднелогарифмической разности температур зачастую является довольно утомительным занятием, так как оно включает малую по величине разность между большими числами, [c.76]

Различное удлинение труб и кожуха. Различное тепловое удлинение труб и кожуха теплообменника, показанного на рис, 1.7,— одна из наиболее серьезных проблем, связанных с возникновением температурных напряжений. В теплообменнике из обыкновенной углеродистой стали, коэффициент теплового расширения которой равен около 1,15-10 1/С , при разности температур труб и кожуха в ПО С относительная разность их длин равна 0,00130. Если, как обычно, площадь поперечного сечения кожуха значительно превышает площадь поперечного сечения труб, то деформация произойдет главным образом в трубах. При модуле упругости 2,1 10 кПсм напряжение в стенке трубы будет равно 0,0013 2,1-10 2730 кПсм , т. е. в два раза выше допустимого и выше предела текучести. В действительности после первого температурного цикла будет наблюдаться пластическая деформация, так что напряжение в трубах после возврата к изотермическим условиям примет обратный знак. Этот эффект показан на рис. 7.9 для идеализированного случая, в котором трубы работают при температуре ниже температуры кожуха. Видно, что напря- [c.145]

Простейнгий вид распределения температуры изображен на рис. 4.1, о. Он реализуется в теплообменнике с идеальным противотоком теплоносителей, в котором прирост температуры холодного теплоносителя равен потерям температуры горячего таким образом, разность температур двух теплоносителей постоянна по всей длине канала. В остальных примерах рассматриваются более сложные случаи, так как с изменением разности температур изменяется тепловой поток. Вследствие этого изменяется и наклон кривых температуры теплоносителей в зависимости от расстояния до входа. Этот эффект особенно заметно проявляется во втором идеализированном случае, когда температура поверхности теплообмена постоянна независимо от расстояния до входа теплоносителя, что обычно является типичным условием работы конденсаторов. Температура холодного теплоносителя сначала быстро растет вблизи входа, затем рост постепенно замедляется с уменьшением разности температур между теплоносителями, сопровождающимся уменьшением плотности теплового потока. Подобный эффект можно наблюдать в типичном случае распределения температур для котельной установки (см. рис. 4.1, в). В прямоточных и противоточных теплообменниках (см. рис. 4Л, г к д) меняется не только разность [c.72]

При разработке программы экспериментов для последующих агрегатов было учтено, что наибольшие опасения в надежности работы конструкцнн связаны с разницей в температурных расширениях ребер и коллектора, поскольку ребра могут быть холоднее коллектора, и эта разность может составить 165° С. Разность в температурных расширениях может привести к изгибу труб (см. рис. 7.10). Разность между средней температурой ребер и средней температурой металла коллектора зависит от тепловой нагрузки радиатора, т. е. от расхода воздуха через радиатор. Наибольшая разность температур имеет место на входе воздуха. В зависимости от протяженности радиатора в направлении 1ютока воздуха (см. рис. 14.15) эта разность может в три раза превысить среднюю. Температурные напряжения, связанные с этой разностью температурных расширений, изменяются одновременно с изменением расхода воздуха. Следовательно, радиатор будет подвергаться воздействию очень резких циклических температурных напряжений в результате включения или прекращения подачи воздуха или просто в результате изменения расхода воздуха. Циклические изменения температуры большой амплитуды (т. е. сильные изменения разностей температур в матрице), безусловно, более серьезны с точки зрения возникающих температурных напряжений, чем температурные циклы малой амплитуды. Неблагоприятное воздействие указанного фактора можно уменьшить, если ребра изготавливать со специальными щелями или промежутками, расположенными с определенным интервалом. Это усовершенствование было осуществлено в более поздних конструкциях радиаторов, причем оно оказалось достаточно эффективным. Последние из испытанных образцов радиаторов успешно выдержали в шесть раз больше резких температурных циклов, чем их ожидается в течение всего расчетного срока службы натурного теплообменника. [c.286]

Аналитическое решение. Метод последовательных приближений легко понять, но трудно применить в связи с громоздкими расчетами. Иногда можно воспользоваться более совершенным методом. Необходимо тщательтю исследовать какую-либо известную конструкцию и на основе инженерного опыта выбрать параметры. Например, потери давления можно представить как функцию длины трубы и расходов теплоносителей. Расход одного теплоносителя обычно люжно выразить в виде простой функции расхода другого, зная проектные значения температур теплоносителей на входе и выходе и приравнивая тепло, полученное одним теплоносителем, тепловым потерям другого. Затем можно вычислить среднелогарифмическую разность температур для поверхности теплообменника. Длину трубы можно выразить через количество гепла, которое должно быть передано, коэффициенты теплоотдачи и средне- чогарифмическую разность температур. Коэффициенты теплоотдачи, в свою очередь, можно представить в виде функций расходов теплоносителей. Важно, [c.77]

Случаи постоянного теплового потока. Простейшая и легче всего решаемая задача возникает в тех случаях, когда разность температур, характеризующая весь процесс теплообмена, постоянна по длине теплообменника. Такие условия наблюдаются в противоточном теплообменнике, в котором прирост температуры одного тенло юсителя равен падению температурь другого, а также в ядерных реакторах или в случае электрически обогреваемых гюверх-ностей, если тепловой поток почти постоянен по всей длине канала с охладителем. в этих условиях количество тепла, постуиаю1цее через поверхность теплообмена, можно приравнять количеству тепла, соответствующего приросту температуры рассматриваемого теплоносителя, т, е, [c.78]

Особенности рабочего цикла теплового насоса удобно проследить с помощью температурной диаграммы для различных стадий этого цикла (рис. 37). Газ из компрессора при Т == 300"" К поступает в объем Угде его температура растет. Смешение с дополнительно поступающими порциями газа приводит к некоторому снижению температуры, но она остается выше температуры газа, поступающего из компрессора. Затем газ охлаждается в регенераторе и в процессе расширения. Подогрев обратного потока в теплообменнике нагрузки и регенераторе приводит к тому, что выходящий из машины газ теплее, чем поступивший в нее из компрессора разность температур А7 определяет холодопроизводительность цикла Ср — потеря от недорекуперации. Конструктивно цилиндр теплового насоса выполнен в виде тонкостенной трубы из нержавеющей стали вытеснитель выполняется обычно из пластмассы с низкой теплопроводностью. В верхней части вытеснителя расположены уплотняющие кольца. Клапаны вынесены в теплую зону и могут иметь мягкие уплотнения. Движение вытеснителя и перемещение клапанов синхронизированны. [c.83]

При создании ожижителей на базе ГХМ необходимо решить в первую очередь вопросы надежности и эффективности многоступенчатых ГХМ, обеспечивающих необходимую холодопроизводительность на заданных уровнях температур и высокоэффективный теплообмен между потоком ожижаемого гелия и газом, циркулирующим в ГХМ, Предназначенные для этой цели теплообменники должны обеспечивать малую разность температур между потоками при незначительной потере давления. В трехступенчатом тепловом насосе для этой цели применены теплообменники новой конструкции (из чередующихся дисков с отверстиями, по которым проходит поток газа). Для уменьшения осевой теплопроводности между дисками расположены проставочные кольца из нержавеющей стали. Встречный поток проходит по периферии дисков. При расчете циклов, использующих ГХМ, следует определить ко.эф-фициент ожижения х и тепловые нагрузки ГХМна каждой ступени, необходимые для охлаждения ожижаемой доли гелия и покрытия потерь холода. В этих циклах весь поток, идущий из компрессрра, поступает на дросселирование, поэтому коэффициент ожижения непосредственно определяется по формуле (41), где дроссельэффект Аг т- вычисляется при температуре охлаждения на нижней ступени ГХМ. Тепловые нагрузки отдельных ступеней ГХМ определяются из уравнения (39). [c.150]