27 Теплообменные аппараты

27.12 В трубчатом пароводяном теплообменнике сухой насыщенный водяной пар с давлением р = 3,5·10⁵ Па конденсируется на внешней поверхности труб. Вода, движущаяся по трубам, нагревается от tʹ_ж1 = 20ºС до tʺ_ж1 = 90ºС.

Определить среднелогарифмический температурный напор в этом теплообменнике (рис. 12-2).

Ответ: Δt_л = 78,9ºС.

Учебник: Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче Москва «Энергия» 1980.pdf

27.13 Определить площадь поверхности нагрева газоводяного рекуперативного теплообменника, работающего по противоточной схеме. Греющий теплоноситель — дымовые газы с начальной температурой t′_г и конечной — t″_г. Расход воды через теплообменник — G_в, начальная температура воды — t′_в, конечная — t″_в. Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы — α_г и от стенки трубы к воде — α_в. Теплообменник выполнен из стальных труб с наружным диаметром d=50 мм и толщиной стенки δ=1 мм. Коэффициент теплопроводности стали λ=62 Вт/(м·К). Стенку считать чистой с обеих сторон. Данные для расчетов взять из таблицы 3.4.

Определить также поверхности теплообмена при выполнении теплообменника по прямоточной схеме и при сохранении остальных параметров неизменными.

Для обеих схем движения теплоносителя (противоточной и прямоточной) показать без расчета графики изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена. Указать преимущества противоточной схемы.

Контрольный вопрос. Объясните физический смысл коэффициента теплоотдачи и теплопередачи. От каких факторов зависит их величина?

Таблица 3.4 – Исходные данные для задачи 4

Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18.

Методические указания.pdf

ВУЗ: РГАЗУ

27.14 Определить удельный расход теплоты на выработку 1 кВт·ч электроэнергии (для условного топлива) для КЭС, если удельный расход топлива b_КЭС = 0,45 кг/(кВт·ч) и тепловой эквивалент топлива Э = 0,8.

Ответ: d^Э_КЭС = 10,55 МДж/(кВт·ч).

Учебник: Панкратов Г.П. Сборник задач по теплотехнике Москва 1986.pdf

27.15 (Вариант 03) Определить поверхность нагрева рекуперативного газовоздушного теплообменника при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если объемный расход нагреваемого воздуха при нормальных условиях V_н, средний коэффициент теплопередачи от продуктов сгорания к воздуху k, начальные и конечные температуры продуктов сгорания и воздуха соответственно равны t′₁, t″₁, t′₂, t″₂.

Изобразить для обоих случаем с соблюдением глазомерного масштаба графики изменения температур теплоносителей по длине теплообменника. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из таблицы 5.

Указание. При определении количества теплоты, передаваемой от газа к воздуху, считать теплоемкость воздуха независящей от температуры.

Таблица 5 — Исходные данные для решения задачи 5 

27.17 Рекуперативный теплообменный аппарат типа «Труба в трубе»

Таблица 1 – Исходные данные

Конец таблицы 1

Греющий теплоноситель — дымовые газы, которые движутся в межтрубном пространстве.

Нагреваемый теплоноситель — вода, которая движется по внутренней трубе. Теплообменник выполнен из металлических труб.

Параметры:

• tʹ₁ — начальная температура греющего теплоносителя, ºС;
• tʹ₂ — конечная температура греющего теплоносителя, ºС;
• tʺ₁ — начальная температура нагреваемого теплоносителя, ºС;
• tʺ₂ — конечная температура нагреваемого теплоносителя, ºС;
• М₁ — расход греющего теплоносителя, кг/с;
• М₂ — расход нагреваемого теплоносителя, кг/с;
• α₁ — коэффициент теплоотдачи от греющего теплоносителя к поверхности внутренней трубы, Вт/(м²·К);
• α₂ — коэффициент теплоотдачи от поверхности внутренней трубы к нагреваемому теплоносителю, Вт/(м²·К);
• d₁, d₂ — внутренний и наружный диаметр внутренней трубы, м,

d₁ = 33·10^—³, d₂ = 38·10^—³,

δ  — толщина стенки труб, м, δ = 10^-3(38 — 33)/2 = 2,5 = 0,0025

• материал труб: сталь -С; латунь -Л;
• расположение труб: горизонтальное -Г; вертикальное -В;
• λ — коэффициент теплопроводности материала стенки труб, Вт/(м·К), сталь — 50; латунь — 100.

Задание

1. Определить (для прямоточной и противоточной схемы движения теплоносителей):

1.1) тепловую мощность Q, Вт, передаваемую от греющего теплоносителя к нагреваемому теплоносителю;

1.2) неизвестный расход М, кг/c, одного из теплоносителей;

1.3) средний температурный напор Δt_ср;

1.4) коэффициент теплопередачи k, Вт/(м²·К);

1.5) площадь поверхности нагрева F, м².

2. Вычертить по результатам расчета графики изменения температуры теплоносителей при прямоточной и противоточной схеме движения теплоносителей и принципиальную схему теплообменника.
3. Выводы.
4. Ответить на контрольные вопросы:

• какое устройство называется теплообменным аппаратом?
• какие типы теплообменных аппаратов вы знаете?
• схемы движения теплоносителей в теплообменных аппаратах?
• какие уравнения положены в основу теплового расчета теплообменников?
• какие процессы передачи теплоты происходят в рекуперативном теплообменнике «труба в трубе»?
• в каком случае можно рассчитывать коэффициент теплопередачи по формулам плоской пластины?

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30.

Методические указания.pdf

27.19 Контрольная задача №2. Расчет конденсатора

Определить площадь теплопередающей поверхности и подобрать конденсатор для холодильной машины, работающей на R22 при t₀, t_k, t_п/охл, t_вс. Холодопроизводительность машины Q₀, тепловой поток в конденсаторе Q_к. Определение параметров и тепловой расчет машины произведены ранее.

Таблица 1 — Исходные данные

27.20 Контрольная задача №3. Расчет испарителя

Установить режим работы, выбрать концентрацию рассола и подобрать испаритель для охлаждения камер холодильника. Температура воздуха в камерах t_в=-15 ºС. Тепловой поток в испарителе, определенный тепловым расчетом с учетом потерь, Q_И=160 кВт.

Таблица 1 — Исходные данные