Расчет газовоздушного теплообменника

Федеральное агентство по образованию ФГОУ ВПО

“Сибирский Федеральный университет”

Саяно- Шушенский филиал

Расчетно-графическое задание по общей энергетике.

«Расчет газовоздушного теплообменника».

Вариант 09.

Выполнила студентка гр.07-2:

Клагиш Диана

Проверил преподаватель:

Матвиевский А.М.

Саяногорск - 2009г

ЗАДАЧА.

Определить поверхность нагрева рекуперативного газовоздушного теплообменника при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если массовый расход нагреваемого воздуха m2
, средний коэффициент теплопередачи от газов к воздуху К, начальные и конечные температуры газов и воздуха соответственно: 1
и 1
, 2
и 2
. Исходные данные принять по табл.1.

Изобразить графики изменения температур теплоносителей для обоих случаев.

Таблица 1

Исходные данные к задаче

РЕШЕНИЕ (вариант 09).

Графики изменения температур теплоносителей приведены на рис.1 и 2.

Тепловой поток, воспринятый нагреваемым воздухом:

Q=m2
*Cpm
(t2
’’ – t2
’)=20*1.036*(475-15)=9531.2 кВт

где средняя, массовая, изобарная теплоемкость воздуха

.

Здесь средние теплоемкости взяты из табл. 1 для воздуха.

Большая и меньшая разности температур между теплоносителями для прямотока:

;

;

, поэтому средняя разность температур между теплоносителями определяется как среднелогарифмическая:

.

Необходимая поверхность нагрева прямоточного

Fпрям
=Q/(K*∆tср.лог
)=9531,2/(15*391,4)=9531,2/5871=1,62 м2
.

То же самое для противотока:

;

;

;

то-есть среднюю разность температур между теплоносителями с достаточной точностью можно посчитать, как средне-арифметическую:

.

Необходимая поверхность нагрева противоточного теплообменника:

.

Fпрям
=Q/(K*∆tср.лог
)=9531,2/(15*480)=9531,2/7200=1,32 м2
.

Среднюю разность температур называют “движущей силой” теплопередачи, при противотоке она больше (, ), поэтому при одинаковых условиях противоточный теплообменник компактнее (Fпрот
= 1,32 м2
)<(Fпрям
= 1,62 м2
), требует для своего изготовления меньших затрат материалов (конструктивный расчет).

Если же имеется готовый теплообменник, то при одинаковых условиях получится Qпрот
>Qпрям
(поверочный расчет) – из-за более высокой “движущей силы” при противотоке. Кроме того, как видно из рис.2, при противотоке можно нагреть холодный теплоноситель до температуры 2
>, что невозможно в принципе при прямотоке (см. рис. 1).

Таблица 1

Физические свойства воздуха при нормальном давлении

Рис. 2. Противоток.