Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
і
X
X
+
1
— (ti—t2) ккал/м2 час (IX, 64)
X3 Ct2
или, обозначив
к
1
1
а
+
8
8.,
8
X
1 +^+.^-ь
1
X
X
1
а
, ккал м\ час
2 „„»OQ
(IX, 65)
2
имєєм
q = K(tx—t2), ккал/м2. час
или, с учетом всей поверхности теплообмена (F)
(IX, 66)
Q = qF = KF (tx —12) ккал/час.
(IX, 67)
Выражение (IX, 67) служит расчетным уравнением теплопередачи через плоскую стенку. Величина к называется коэффициентом теплопередачи. Величина, обратная значению к,
т. е.
1
к
8
ос
і.
X
+
1
а
(IX, 68)
235
называется общим термическим сопротивлением теплопередачи, которое равно сумме частных термических сопротив-
лекии: -, —— , — и т. д.
Если стенка состоит не из трех, а из любого числа слоев,, получаются формулы, аналогичные приведенным выше, например, для значения л: будем иметь
1
к — -
і . 2», і
(IX, 69)
CC1 j_n*S а2
Используя формулу (IX, 66) и уравнения (IX, 62) нетрудно-найти температуры -сі, т2 и т. д.
В случае теплопередачи от одной жидкости к другой через многослойную цилиндрическую стенку, применяется формула1
q\ = К\ ¦«•(^1-ккалім. час, (IX, 70)
где
1 . V/ 1 \i„ rfi+. , 1
*--ККал'ім. час °С (IX, 71)
+2 хгЧ'"^ +
Ct1 di [=i 2Xjj ' d\ Ct2 dn
+і
Величина к\ — называется линейным коэффициентом теплопередачи (т. е. отнесена к 1 м длины трубы).
При практических расчетах, если толщина цилиндрической стенки не особенно велика (сравнительно с внутренним диаметром), то вместо формул (IX, 70) и (IX, 71) можно применять формулы (IX, 67) и (IX, 69) для плоской стенки.
В формуле (IX, 68) или (IX, 69) дл^ упрощения расчетов, без большой погрешности можно пренебречь относительно малыми частными термическими сопротивлениями. С другой стороны, при желании увеличить общий коэффициент теплопередачи основное внимание надо уделить уменьшению значений тех частных термических сопротивлений, которые имеют наибольшие величины.
15. РАСЧЕТ ПОВЕРХНОСТНЫХ ТЕПЛОСБМЕННЫХ АППАРАТОВ
Тепловой баланс. Всякое устройство, предназначенное* для передачи тепла от одной, более нагретой среды, к другой, более холодной, можно назвать теплообменным устройством или теплообменным аппаратом. В зависимости .or
Вывод формулы, см. [7]
236
4
У
которых попере-
іичтосредственного назначения эти аппараты имеют специальные названия как-то: холодильники, конденсаторы, кипятильники, теплообменники, воздухоподогреватели и т. д.
По принципу действия эти аппараты разделяются на рекуперативные, регенеративные и смесительные.
В рекуперативные аппараты горячий и холодный потоки (жидкость, пар или газ) поступают одновременно, причем тепло передается через разделяющую их твердую стенку.
Регенеративными называются такие аппараты, в одна и та же поверхность твердого тела омывается m(1mho то горячим, то холодным потоками.
Смесительными называются такие аппараты, в которых теплообмен между горячим и холодным потоками происходит путем их непосредственного соприкосновения и смешивания.
Рекуперативные и регенеративные аппараты называются также поверхностными,— теплообмен в них связан с
пот
наличием твердой поверхности. Рекуперативные и смесительные теплообменные устройств могут быть непрерывного
Ни
Фиг. 85.
или периодического действия,
действия примени-
Чаще всего они работают по принципу непрерывного дейст-
ІІИН.
Регенеративные аппараты по принципу действия всегда являются периодическими.
Независимо от типа, конструкции и принципа общим для всех теплообменных устройств является мость к ним уравнений теплового баланса.
I Ia фиг. 85 показана принципиальная схема, поясняющая работу любого теплообменного устройства.
I Ia этой фигуре-приняты следующие обозначения: С и It(H а горячего и холодного потоков, измеряемые для непрерывно действующих аппаратов в кГ/час, а для аппаратов периодического действия в кГ/цикл (х. е. за время одного цикла); Q„ и qH — начальные удельные теплосодержания горячего и холодного потоков, ккал\кГ; QK и <7К—конечные удельные теплосодержания горячего и холодного потоков, ккал/кГ (в случае периодической работы аппарата берутся средние удельные теплосодержания продуктов, покинувших аппарат за время одного цикла); Qn0T —потери тепла в окружающую среду, ккал/час (для непрерывно работающего аппарата), и ккал/цикл (для периодически работающего аппарата).
237
Тепловой баланс выглядит следующим образом
GQh + gqa = GQk + gq* + Qn0t- (IX, 72)
Это уравнение может быть переписано следующим образом
G(Qh - Qk) «*(*к-?н) + 0пот. (? 73)
Введем обозначения:
QrOp=G (QH — QK) (IX, 74)
гор
Qxo;!=^ (?к-?н). (IX, 75)
Тогда уравнение (IX, 73) перепишется так
Qrop ==5 Qxoji +QnoT> ккал/час (или ккал/цикл). (IX, 76) Уравнение (IX, 73) или (IX, 76) показывают, что количество тепла, отнятое от горячего потока (Qrop), равно количеству тепла, полученному холодным потоком (Охол) плюс тепловые потери (Qn0T).
Величина тепловых потерь зависит от ряда факторов: качества материала тепловой изоляции и ее толщины, от разности температур между наружной поверхностью теплоизоляции и окружающей среды, от величины наружной поверхности изоляции и т. д.
