27 Теплообменные аппараты

27.81 В теплообменном аппарате температура первичного теплоносителя на входе 115ºС, а на выходе 80ºС, температуры вторичного теплоносителя соответственно 15ºС и 70ºС. Определить средний температурный напор при прямотоке и противотоке.


27.82 В испарителе кипит вода при давлении р2=1 бар. Греющий пар при давлении р1=20 бар конденсируется и удаляется при температуре насыщения. Расход воды G2=0,2 кг/c. Определить расход греющего пара.

Задачник: Бухмиров В.В. Теоретические основы теплотехники ИГЭУ 2013.pdf


27.83 В рекуперативном теплообменнике жидкость нагревается насыщенным паром (при p=const) от начальной температуры t′ж до конечной t″ж. Во сколько раз изменится тепловая мощность теплообменника, если разность температур жидкости и пара на входе в теплообменник (Δtб=t′ж-tн) уменьшиться в n раз?

Таблица 2 – Числовые данные к задачам контрольной работы №2

Предпоследняя цифра шифра n
1 1,5

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

Методические указания.pdf

ВУЗ: МИИТ


27.84 (Вариант 78) Определить поверхность F рекуперативного теплообменника типа «труба в трубе», в котором вода нагревается горячими газами. Расчет провести для прямоточной и противоточной схем движения сред. Привести график изменения температур движущихся сред для обеих схем. Определить также объемный расход газа V2, если известны начальные и конечные температуры сред tГ‘, tГ«, tВ‘ и tВ«. значение коэффициента теплопередачи k и массовый расход воды Мв. Исходные данные взять из таблиц 5 и 6.

Таблица 5 

Мв, кг/ctГ', ºCtВ', ºCk, Вт/(м2·К)tГ", ºCtВ", ºC
1,34802235245145

Теплоемкость воды принять равной 4,19 кДж/(кг·К), а среднюю объемную изобарную теплоемкость газов — 1,3 кДж/(кг·К).

Ответить на вопросы:

1.Какая схема теплообменника является наиболее эффективной и почему?

2.Какие основные преимущества и недостатки каждой из схем?


27.85 Определить площадь поверхности нагрева и число секций водо-водяного теплообменника типа «труба в трубе» (рис. 12-3). Греющая вода движется по внутренней стальной трубе [λс = 45 Вт/(м·ºС)] диаметром d2/d1 = 35/32 мм и имеет температуру на входе tʹж1 = 95ºС. Расход греющей воды G1 = 2130 кг/ч.

Нагреваемая вода движется противотоком по кольцевому каналу между трубами и нагревается от tʹж2 = 15ºС до tʺж2 = 45ºС. Внутренний диаметр внешней трубы D = 48 мм. Расход нагреваемой воды G2 = 3200 кг/ч. Длина одной секции теплообменника l = 1,9 м.

Потерями теплоты через внешнюю поверхность теплообменника пренебречь.Определить площадь поверхности нагрева и число секций водо-водяного теплообменника типа «труба в трубе» (рис. 12-3). Греющая вода движется по внутренней стальной трубе [λс = 45 Вт/(м·ºС)] диаметром d2/d1 = 35/32 мм и имеет температуру на входе tʹж1 = 95ºС. Расход греющей воды G1 = 2130 кг/ч. Нагреваемая вода движется противотоком по кольцевому каналу между трубами и нагревается от tʹж2 = 15ºС до tʺж2 = 45ºС. Внутренний диаметр внешней трубы D = 48 мм. Расход нагреваемой воды G2 = 3200 кг/ч. Длина одной секции теплообменника l = 1,9 м. Потерями теплоты через внешнюю поверхность теплообменника пренебречь.

Ответ: F = 1,33 м², n = 7.

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


27.86 Определить расход греющего пара и требуемую площадь теплообменной поверхности пароводяного подогревателя для подогрева воды tʹω=10 ºС до t˝ω=80 ºС. Давление греющего пара р, степень сухости х. Поверхность нагрева теплообменника состоит из стальных труб: dн=30мм; dвн=24 мм; λ=50 Вт/(м·К). Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стене α1=6000 Вт/(м²·К), от стенки к воде α2=5500 Вт/(м²·К). Температуру конденсата на выходе из теплообменника принять равной температуре насыщения, соответствующей давлению р. Тепловыми потерями пренебречь.

Таблица 2 – Числовые данные к задача контрольной работы №2

Предпоследняя цифра шифра Gω, т/ч р, МПа х
1 8 0,10 0,90

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.

Методические указания.pdf

ВУЗ: МИИТ


27.87 Определить площадь поверхности нагрева рекуперативного теплообменника, среднюю разность температур теплоносителей, расходы и расходные теплоемкости обоих теплоносителей согласно условий, заданных в табл. 2.6 и табл. 2.7. Изобразить схематично график изменения температур теплоносителей вдоль поверхности нагрева теплообменника. Для перекрестного или сложного движения теплоносителей график изображается как для противотока. На схеме укажите значения температур теплоносителей на входе и выходе из теплообменника.

Исходные данные принять по табл. 2.6., 2.7 в соответствии с вариантом Вашего задания (последняя цифра зачетки).

Таблица 2.6 – Варианты к задаче 1-8 

ВариантДвижение
теплоносителей
ТеплоносителиКоэффициент
теплопередачи, Вт/(м2·К)
5ПротивотокНасыщенный водяной
пар - вода
2000

Таблица 2.6 – Варианты к задаче 1-8 

Q, МВтG1, кг/cG2, кг/ct'1, ºCt″1, ºCt'2, ºCt″2, ºCрн, бар
6
3016010


27.88 Определить поверхность нагрева противоточного теплообменника для нагревания m, кг воды в интервале температур от t1=20 ºC до t2=90 ºC. Температура греющего теплоносителя tʹ1 и tʹ2, ºС, коэффициент теплопередачи в теплообменнике К, Вт/(м²·К), теплоемкость воды ср=4190 Дж/(кг·К).

Таблица исходных данных для решения задачи №4 

Номер вариантаm, кгК, Вт/(м2·К)1, ºС2, ºС
210000300400200


27.89 В холодильной установке необходимо охлаждать жидкость, расход которой G1=(275-2·8)=259 кг/ч, от tʹ1=120 ºC до t»1=50 ºС. Теплоемкость жидкости ср1=3,05 кДж/(кг·К). Для охлаждения используется вода с начальной температурой tʹ2=10 ºC. Расход охлаждающей воды G2=(1100+3·8)=1124 кг/ч, теплоемкость ср2=4,19 кДж/(кг·К). Определить поверхность теплообмена при прямотоке и противотоке, если К=1000 Вт/(м²·К). Сравнить полученные значения.


27.90 (Вариант 03) Определите поверхность нагрева стального рекуперативного газовоздушного теплообменника (толщина стенок δс=3 мм) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей (рис. 2.5).Определите поверхность нагрева стального рекуперативного газовоздушного теплообменника (толщина стенок δс=3 мм) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей (рис. 2.5). Объемный расход топочных газов при нормальных условиях Vн, м3/ч, средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева α1, Вт/(м2·К), от поверхности нагрева к воде α2=500 Вт/(м2·К), коэффициент теплопроводности материала стенки трубы (стали) λ=50 Вт/(м·К), начальные и конечные температуры газа и воды равны соответственно t1.н, t1.к, t2.н и t2.к ,°С, теплоемкость топочных газов сг=1,15 кДж/(кг·К), плотность ρг=1,23 кг/м3. Определите также расход воды G, кг/ч через теплообменник. Изобразите график изменения температур теплоносителей для обеих схем.

Объемный расход топочных газов при нормальных условиях Vн, м3/ч, средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева α1, Вт/(м2·К), от поверхности нагрева к воде α2=500 Вт/(м2·К), коэффициент теплопроводности материала стенки трубы (стали) λ=50 Вт/(м·К), начальные и конечные температуры газа и воды равны соответственно t1.н, t1.к, t2.н и t2.к ,°С, теплоемкость топочных газов сг=1,15 кДж/(кг·К), плотность ρг=1,23 кг/м3. Определите также расход воды G, кг/ч через теплообменник. Изобразите график изменения температур теплоносителей для обеих схем. Исходные данные для расчета приведены в таблице 2.8.

Таблица 2.8

Vн·10-3, м3α1, Вт/(м2·К)t1.н, °Сt1.к, °Сt2.н, °Сt2.к, °С
157044021025105

ВУЗ: РГАУ-МСХА имени К. А. Тимирязева