Короткі теоретичні відомості. Основне рівняння теплопередачі для сталого процесу

Основне рівняння теплопередачі для сталого процесу

де Q - теплове навантаження, Вт;

К - коефіцієнт теплопередачі, Вт/(м² );

F- поверхня теплообміну, м²;

- середня (корисна) різниця температур між середовищами, ° С.

Теплове навантаження Q (Вт) в залежності від характеру процесу визначають по одній з наступних формул.

1. При нагріванніG (кг/с) рідини чи газу від t₁ до t₂ (°C)

де c - середня теплоємність рідини чи газу в зазначеному інтервалі температур, Дж/(кг );

х₁ - коефіцієнт, що враховує втрати тепла при нагріванні, х₁ = 1,03—1,05.

2. При охолодженні G (кг/с) рідини чи газу від t₁ до t₂ (°C)

де х₂ - коефіцієнт, що враховує втрати тепла при охолодженні х₂ = 0,95—0,97.

Через труднощі обліку термічних опорів накипу й інших забруднень коефіцієнт теплопередачі іноді розраховують по формулі

де - коефіцієнт використання поверхні теплообміну (для технічних розрахунків приймають рівним 0,65—0,85, а для середовищ з інтенсивним виділенням осаду - 0,4-0,5).

Величину коефіцієнтів тепловіддачі і [ Вт/(м² ) ] розраховують за однією з наступних формул.

1. При нагріванні чи охолодженні в прямих трубах чи каналах

а) при

б) при
в) при

У цих рівняннях визначальним геометричним розміром є внутрішній діаметр труби, а визначальною температурою - середня температура середовища.

Еквівалентний діаметр d_е (м) міжтрубного простору цього теплообмінника

d_{э = Dв} - d_з.

Середню різницю температур (°С) при сталому теплообміні для прямотечії і протитечії визначають по одній з наступних формул:

а) при відношенні визначають як середньологарифмічну із більшою і меншою різницею температур середовищ

б) при відношенні - середньоарифметична:

.

Витрата гострої (відкритої) пари D (кг/с) на нагрівання G (кг/с) рідини чи газу від t₁ до t₂ (°C)

D = G c (t₂ — t₁) x₁ / (i – с_к t₂),

де с - середня теплоємність середовища, Дж/(кг );

х ₁ = l,03-1,05 - коефіцієнт, що враховує тепловтрати при нагріванні;

і - ентальпія гріючої пари, Дж/(кг );

с_к - теплоємність конденсату, Дж/(кг ).

Кожухотрубний теплообмінник. Загальне число труб п діаметром d_cер. (м) і довжиною l (м) для поверхні теплообміну F (м²)

Число труб n₁ в одному пучку (ході) багатоходового теплообмінника

,

де V – об’єм рідини, м³/с;

d _вн - внутрішній діаметр труб, м;

w - швидкість рідини в трубах, м/с.

Число ходів z у теплообміннику z = п/п₁.