Материал: teplo_2012

при противотоке получается больше, чем при прямотоке (величины tвх и tвых в случае прямотока и противотока обозначены на рис. 5.3). Поэтому при одной и тоже площади рабочей поверхности F величина теплового потока от горячего теплоносителя к холодному больше при противотоке, чем при прямотоке:

Здесь G1 и G2 – массовые расходы теплоносителей; сp1 и сp2 – их теплоемкости. Реально Q1 больше Q2 из-за потерь тепла через внешний кожух теплообменника. Отношение количества теплоты, воспринятой холодным теплоносителем, к количеству теплоты, отданной горячим теплоносителем, называется коэффициентом тепловых потерь.

Тепловой расчет теплообменника может быть выполнен с использованием понятия тепловой эффективности, представляющей собой отношение теплового потока Q рассматриваемого теплообменника к тепловому потоку Qид, который может передать греющий теплоноситель в идеальных условиях, т.е. бесконечно большого коэффициента теплопередачи или передачи теплоты в теплообменнике с бесконечно большой площадью поверхности теплопередачи:

151

– полные теплоемкости массовых расходов теплоносителей; G1 и G2 – массовые расходы теплоносителей; Cp1 и Cp2 – удельные изобарные теплоемкости теплоносителей; Wmin – минимальное значение из W1 и W2.

Для однократного перекрестного тока, когда оба теплоносителя абсо-

где A = Wmin/Wmax, R = Wmax/Wmin – функции полных теплоемкостей массовых расходов; S = kF/Wmin – число единиц переноса теплоты в теплообменнике, k

– коэффициент теплопередачи; F – площадь теплопередающей поверхности. Для двукратного перекрестного тока с противоточным включением хо-

дов

Таким образом, по уравнениям (5.7), (5.8) и (5.9) определены тепловой поток, передаваемый в теплообменнике, и выходные температуры теплоносителей.

152

5.3. Описание теплообменников

Приводим описание некоторых теплообменников.

Масловоздушный радиатор предназначен для охлаждения масла набегающим потоком воздуха и является составной частью многих технических устройств в авиационной, автомобильной и других областях техники. Состоит из следующих основных частей:

−корпуса с входной и выходной камерами и коллекторами;

−радиаторного элемента с ребристыми поверхностями;

−клапана перепуска масла из входной камеры в выходную.

Масловоздушный радиатор может быть выполнен по схеме перекрестного тока, одноходовой по воздуху, четырех- (рис. 5.4) или двухходовой (рис. 5.5) по маслу.

Корпусом радиатора является сварная коробка с входной и выходной камерами, клапанной полостью и коллекторами, в которых масло меняет направление движения на 180°. Между входной и выходной камерами и коллектором вварен радиаторный элемент, в котором масло отдает тепло воздуху.

Рис. 5.5. Масловоздушный двухРис. 5.4. Масловоздушный четырех- ходовой по маслу радиатор ходовой по маслу радиатор

153

Радиаторный элемент имеет масляные плоские каналы, поверхность которых увеличена вставкой из фольги с отогнутыми язычками.

Набегающий воздух проходит между каналами. Площадь межканальных проходов увеличена за счет ребер, выполненных из фольги в форме зигзагов. Между входной и выходной камерами имеется перепускной клапан, который при повышенном давлении на входе отжимается от седла и может перепускать масло со входа сразу на выход. Причиной повышения давления на входе может быть засорение радиаторного элемента.

Масловоздушный радиатор также может быть выполнен по другой схеме и иметь другую конструкцию. Например, масловоздушный радиатор с сотовым теплообменным элементом состоит из следующих основных частей:

-корпуса с входной и выходной камерами и коллекторами;

-сотообразного радиаторного элемента;

-клапана перепуска масла с входа на выход.

Масловоздушный радиатор (рис. 5.6) выполнен по прямоточнопротивоточной схеме, одноходовой по воздуху и многоходовой по маслу.

Рис. 5.6. Масловоздушный радиатор одноходовой по воздуху и многоходовой по маслу (прямоточно-противоточная схема)

154

Корпусом радиатора является цилиндрическая труба с кольцеобразными коллекторами, входной и выходной камерами, клапанной коробкой. Радиаторный элемент состоит из латунных трубочек, через которые проходит воздух. Трубочки шестигранными концами спаяны в 9 секций, которые разделены перегородками с отверстиями для прохода масла. Масло входит через входную камеру и поступает в кольцеобразный коллектор, через отверстие в корпусе оно проходит в радиаторный элемент. Смывая трубки, масло охлаждается и поступает в выходной коллектор через отверстие в корпусе, из коллектора проходит в выходную камеру.

Между входной и выходной камерами имеется перепускной клапан, который при повышенном давлении на входе отжимается от седла и может перепускать масло с входа сразу на выход. Причиной повышения давления на входе может быть засорение радиаторного элемента, в верхней части радиатора имеется заглушка, которая служит для удавления воздуха из радиатора при заполнении системы маслом.

Фотографии масловоздущных радиаторов, имеющихся в лаборатории, приводятся на рис.5.7 – 5.10.

155