Материал: Теоретические основы теплотехники 2
Действительная средняя разность температур между теплоносителями для рекуперативных ТА всех типов определяется по соотношению
m
t
mL
,
(7)
где t – коэффициент, учитывающий различие между действительной сред-
ней разностью температур ( m) и средней логарифмической разностью тем-
ператур между теплоносителями при противоточной схеме движения теплоносителей ( mL).
Cредняя логарифмическая разностью температур между теплоносите-
лями для противоточной схемы их движения рассчитывается по уравнению Грасгофа [2, 5]
mL
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
ln |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
,
(8)
В одноходовых теплообменных аппаратах может осуществляться либо прямоточная, либо противоточная схема движения теплоносителей. Для пря-
моточной схемы индекс противоточности равен p = 0, а при противотоке – p = 1.
Для более сложных схем определение индекса противоточности p вы-
бранного теплообменного аппарата начинается с расчета характеристик, от которых, наряду со схемой движения теплоносителя, зависит значение ин-
декса [2, 8, 9]
R |
( t1 t1 ) |
|
|
W2 |
, |
||
|
( t t |
) |
|
W |
|
||
|
2 |
2 |
|
|
|
1 |
|
|
( t t |
) |
|
|
||
PS |
2 |
2 |
|
. |
(9) |
|
( t |
t |
) |
||||
|
|
|
||||
|
1 |
2 |
|
|
|
|
По значениям этих характеристик с учетом схемы движения теплоно-
сителей (число ходов по трубному и межтрубному пространству) из графи-
ков определяется коэффициент t (рис. 3, 4, 5) [2, 3, 8, 9].
106
После определения действительной средней разности температур меж-
ду теплоносителями характеристическая разность температур T находится с
использованием метода последовательного приближения из следующего со-
отношения:
|
|
|
|
|
T |
|
m |
|
|
|
0,5 T |
||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ln |
|
ma |
|
|
|
|
|
|
0,5 T |
|
|
|
|
|
ma |
||
|
|
|
|
|
|
|
,
(10)
где ma – средняя арифметическая разность температур между теплоносите-
лями в теплообменном аппарате,
|
(t t ) |
|
(t t ) |
|
|
||
ma |
1 |
1 |
|
2 |
2 |
. |
(11) |
|
2 |
|
2 |
||||
|
|
|
|
|
|
||
Рис. 26. Зависимость ε t от характеристик R и PS для двухходовых (по трубному пространству) кожухотрубных теплообменных аппаратов
107
Рис. 27. Зависимость ε t от характеристик R и PS для четырехходовых (по трубному пространству) кожухотрубных теплообменных аппаратов
Рис. 28. Зависимость ε t от характеристик R и PS для шестиходовых (по трубному пространству) кожухотрубных теплообменных аппаратов
Значение индекса противоточности для сконструированного или вы-
бранной стандартного теплообменного аппарата при заданных температур-
ных режимах и водяных эквивалентах теплоносителей определяется по урав-
нению Н.И. Белоконя для характеристической разности температур [1, 3]
|
( t t |
)2 T 2 |
|
||
p |
1 |
2 |
|
. |
(12) |
|
|
|
|||
|
|
4 t1 t2 |
|
||
108
Действительная тепловая мощность сконструированного или выбранного стандартного теплообменного аппарата рассчитывается по формуле Н.И. Белоконя [1, 5]
|
|
|
2(t |
t ) |
|
|
|
||||
QТА |
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
k F |
W |
|
||
1 |
|
1 |
|
1 |
|
|
e |
|
1 |
||
|
|
|
|
ТА |
|
m |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
W |
|
W |
|
W |
|
|
e |
k F |
W |
m 1 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
ТА |
|
||||||
1 |
|
2 |
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
где Wm – приведенный водяной эквивалент теплоносителей,
1 |
|
( |
1 |
|
1 |
2 |
|
4 p |
; |
|
W |
W |
W |
) |
W |
W |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||||
m |
|
|
1 |
|
2 |
|
|
1 |
2 |
|
(13)
(14)
FТА – площадь поверхности теплообмена теплообменного аппарата.
Действительные характеристики теплоносителей на выходе из тепло-
|
|
|
|
обменного аппарата ( t1 |
, t2 |
, x1 |
, x2 ) определяются из уравнения теплового ба- |
ланса (1) (табл. 1). |
|
|
|
ЛИТЕРАТУРА |
|
|
|
1.Белоконь Н.И. Теплопередача при переменных температурах / Труды Московского нефтяного института, № 2. – М.: Гостоптехиздат, 1940.
2.Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. – М.: Энергия, 1981. – 417 с.
3.Калинин А.Ф. Расчет и выбор конструкции кожухотрубного теплообменного аппарата: Методические указания по курсовому проектированию /
2-е издание, переработанное и дополненное. – М.:РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002. – 82 с.
4.Калинин А.Ф., Головачев В.Л. Расчет и выбор конструкции кожухо-
трубного конденсатора. – М.:ГАНГ, 1996. – 73 с.
109
5.Поршаков Б.П., Бикчентай Р.Н., Романов Б.А. Термодинамика и тепло-
передача (в технологических процессах нефтяной и газовой промышленно-
сти). – М.: Недра, 1987. – 349 с.
6. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: Учебник для вузов, - 3-е изд., перераб. и доп. / А.И. Скобло, Ю.К. Молоканов, А.И.
Владимиров, В.А. Щелкунов – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. – 677 с.
7.Романенко П.Н, Обливин А.Н., Семенов Ю.П. Теплопередача. –М.:
Лесная промышленность, 1969. -432 с.
8.Справочник по теплообменникам: в 2 томах. Том 1/С74. Перевод с англ. Под ред. Б.С. Петухова, В.К. Шикова. – М.: Энергоатомиздат, 1987. –
560с.
9.Справочник по теплообменникам: в 2 томах. Том 2/С74. Перевод с англ. Под ред. О.Г. Мартыненко и др. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 352 с.
110