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

				Последняя цифра шифра

				m2,

				кг/с

				К,

				Вт/м2·К

				Предпоследняя цифра шифра

				1,

				ºC

				1,

				ºC

				2,

				ºC

				2,

				ºC

				0

				20

				15

				0

				600

				400

				10

				250

				1

				30

				20

				1

				625

				425

				15

				275

				2

				40

				25

				2

				650

				450

				20

				300

				3

				50

				30

				3

				675

				475

				25

				325

				4

				60

				35

				4

				700

				500

				10

				350

				5

				70

				40

				5

				725

				525

				15

				375

				6

				80

				45

				6

				750

				550

				20

				400

				7

				90

				50

				7

				775

				575

				25

				425

				8

				100

				55

				8

				800

				600

				10

				450

				9

				110

				60

				9

				825

				625

				15

				475

				

				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 теплообменника:

				

				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

		t,

		ºC

		Срm,

		кДж/кг·К

		λ,

		Вт/м·К

		ν·106,

		м2/с

		0

		1,003

		0,0244

		13,28

		20

		1,003

		0,0259

		15,06

		40

		1,003

		0,0276

		16,96

		60

		1,004

		0,0290

		18,97

		80

		1,004

		0,0305

		21,09

		100

		1,005

		0,0321

		23,13

		120

		1,006

		0,0334

		25,45

		140

		1,007

		0,0349

		27,80

		160

		1,008

		0,0364

		30,09

		180

		1,009

		0,0378

		32,49

		200

		1,010

		0,0393

		34,85

		250

		1,014

		0,0427

		40,61

		300

		1,018

		0,0460

		48,33

		350

		1,022

		0,0491

		55,46

		400

		1,027

		0,0521

		63,09

		500

		1,038

		0,0574

		79,38

		600

		1,049

		0,0622

		96,89

		700

		1,060

		0,0671

		115,4

		800

		1,069

		0,0718

		134,8

		900

		1,080

		0,0763

		155,1

		1000

		1,090

		0,0807

		177,1

		1100

		1,099

		0,0850

		199,3

		1200

		1,107

		0,0915

		233,7



             





                       Рис. 1. Прямоток.



                             Рис. 2. Противоток.