27.96.31 Определить поверхность нагрева стального рекуперативного газовоздушного теплообменника (толщина стенок δс=3 мм) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей (рис. 6.2 и 6.3), если объемный расход воздуха при нормальных условиях Vн, средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева α1, от поверхности нагрева к воде α2=500 Вт/(м²·К), коэффициент теплопроводности материала стенки трубы (стали) λ=50 Вт/(м·К), теплоемкость топочных газов сг=1,15 кДж/(кг·К), плотность ρг=1,23 кг/м³, начальные и конечные температуры газов и воды равны соответственно t1.н, t1.к, t2.н и t2.к. Определить также расход воды G через теплообменник. Изобразить график изменения температур теплоносителей для обеих схем при различных соотношениях их условных эквивалентов. Исходные данные для расчета приведены в таблице 8.8
Указание: При решении задачи можно условно считать стенку плоской.
Таблица 8.8
| Вариант 31 | |||||
| Vн·10-3,
м3/ч |
α1,
Вт/(м²·К) |
t1.н,
ºС |
t1.к,
ºС |
t2.н,
ºС |
t2.к,
ºС |
| 20 | 60 | 440 | 210 | 25 | 105 |
Ответить на вопросы:
1. Какая схема движения теплоносителя выгоднее?
2. Покажите (из рассмотрения формулы), какими способами можно увеличить коэффициент теплопередачи.
3. При каких значениях d2/d1 (близких к единице или гораздо больших единицы) цилиндрическую стенку можно в расчетах заменить без больших погрешностей плоской стенкой?
Ответ: поверхность нагрева стального рекуперативного газовоздушного теплообменника составляет при прямоточной схеме движения теплоносителей Fпрям=151 м² и противоточной схеме движения теплоносителей Fпрот=131 м², расход воды через теплообменник G=5,4 кг/c.
