27 Теплообменные аппараты

27.101 Теплоэлектроцентраль израсходовала В_ТЭЦ = 78·10⁶ кг/год топлива, выработав при этом электрической энергии Э^выр = 54·10¹⁰ кДж/год и отпустив теплоты внешним потребителям Q^отп = 3,36·10¹¹ кДж/год. Определить удельные расходы условного топлива на выработку 1 МДж электроэнергии и 1 МДж теплоты, если тепловой эквивалент сжигаемого на ТЭЦ топлива Э = 0,9 и к.п.д. котельной установки η_к.у = 0,89.

Ответ: b^у_ЭТЭЦ = 0,106 кг/МДж, b^у_QТЭЦ = 0,038 кг/МДж.

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

27.102 Определить расход греющего пара и требуемую площадь теплообменной поверхности пароводяного подогревателя для подогрева G_ω воды tʹ_ω=10 ºС до t˝_ω=80 ºС. Давление греющего пара р, степень сухости х. Поверхность нагрева теплообменника состоит из стальных труб: d_н=30мм; d_вн=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 1 – Числовые данные к задачам 2.1. Теплопередача

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

Методические указания.pdf

ВУЗ: ТОГУ

27.103 Определить температуру масла t″_м на выходе из масляного холодильника тепловоза на основании следующих данных:

площадь теплообменной поверхности холодильника F = 80 м²;

расход охлаждаемого масла G_м = 20 кг/c;

расход охлаждающей воды G_ω = 30 кг/c;

температура воды на входе в холодильник t′_ω;

температура масла на входе в холодильник t′_м = 85 ºС;

коэффициент теплопередачи k;

удельная теплоемкость масла с_м = 2,2 кДж/(кг·К).

Схема движения теплоносителей противоточная.

Таблица 1 – Числовые данные к задачам 2.1. Теплопередача

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

Методические указания.pdf

ВУЗ: ТОГУ

27.104 Определить требуемую площадь теплообменной поверхности охладителя надувочного дизеля на основании следующих данных:

— температура воздуха на входе в охладитель t′_в = 115 ºС;

— температура воздуха на выходе из охладителя t″_в = 65 ºС;

— расход воздуха G_в;

— температура охлаждающей воды на входе в охладитель t′_ω;

— расход охлаждающей воды G_ω = 1,25 кг/с;

— коэффициент теплопередачи k = 100 Вт/(м²·К).

Схемы движения теплоносителей:

а) противоточная;

б) прямоточная.

Таблица 1 – Числовые данные к задачам 2.1. Теплопередача

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

Методические указания.pdf

ВУЗ: ТОГУ

27.105 В рекуперативном прямоточном теплообменнике температура греющего и нагреваемого теплоносителей равна:

а) на входе в теплообменник t′₁ = 200 ºС, t′₂ = 20 ºС;

б) на выходе из теплообменника t″₁, t″₂.

Расход греющего теплоносителя G₁, теплоемкость с₁ = 4,2 кДж/(кг·К). Площадь теплообменной поверхности теплообменника F = 25 м². Определить средний коэффициент теплопередачи k при заданной схеме движения теплоносителей. На сколько процентов увеличится количество передаваемого тепла, если при неизменных температурах теплоносителей на входе в теплообменник его площадь поверхности теплообмена будет в два раза больше, т.е. 50 м²? Значение коэффициента теплопередачи считать неизменным.

Таблица 1 – Числовые данные к задачам 2.1. Теплопередача

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

Методические указания.pdf

ВУЗ: ТОГУ

27.106 В трубчатом калорифере воздух нагревается насыщенным водяным паром давлением р=0,1 МПа. Температура воздуха на входе t′_в=20 ºС. Площадь теплообменной поверхности F=1 м². Определить температуру воздуха на выходе из калорифера t″_в, если его расход составляет G_в=0,1 кг/c, а коэффициент теплопередачи равен k=39 Вт/(м²·К)

Таблица 1 – Числовые данные к задачам 2.1. Теплопередача

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

Методические указания.pdf

ВУЗ: ТОГУ

27.107 В пароводяном теплообменнике вода нагревается насыщенным паром (при р=0,6 МПа) от температуры t′_ω=20 ºC до t″_ω1=50 ºC. В результате интенсификации теплообмена температура подогрева воды повысилась до t″_ω2 при неизменном расходе G=1 кг/c. Определить, во сколько раз увеличился коэффициент теплопередачи.

Таблица 2 – Числовые данные к задачам 2.1. Теплопередача

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

Методические указания.pdf

ВУЗ: ТОГУ

27.108 Определить требуемые площади поверхностей прямоточного и противоточного теплообменников для охлаждения масла в количестве G₁ = 0,93 кг/с от температуры tʹ₁ = 65ºС до tʺ₁ = 55ºС. Расход охлаждающей воды            G₂ = 0,55 кг/с, а ее температура на входе в теплообменник tʹ₂. Расчетный коэффициент теплопередачи k. Теплоемкость масла с₁ = 2,5 кДж/(кг·К). Теплоемкость воды с₂ = 4,19 кДж/(кг·К). Изобразить графики изменения температур воды и масла в теплообменнике.

Таблица – ЧИСЛОВЫЕ ДАННЫЕ к задачам контрольной работы №2

Методические указания.pdf

ВУЗ: ОмГУПС

27.109 Городской молочный завод для нужд горячего водоснабжения и водяного отопления в качестве греющего теплоносителя использует перегретую теплофикационную воду, полученную от ТЭЦ (рис. 4). Определить:

— тепловую мощность системы отопления Q_от;

— количество нагреваемой воды для системы горячего водоснабжения М_гв;

— площади поверхностей нагрева водоподогревателей системы водяного отопления F_от и горячего водоснабжения F_гв,

Построить совмещенный температурный график водоподогревателей в координатах tF.

Обосновать преимущества противоточной схемы движения теплоносителей в водоподогревателе.

Исходные данные (приведены в табл. 13 и 14):

• расход перегретой теплофикационной воды от ТЭЦ М₁;
• коэффициенты теплопередачи водоподогревателей системы отопления К_от и системы горячего водоснабжения К_гв;
• коэффициенты полезного использования теплоты в водоподогревателях системы отопления η_от и горячего водоснабжения η_гв.
• t_пр и t_обр – температуры «прямой» и «обратной» воды системы водяного отопления;
•  t_хв и t_гв – температуры холодной и горячей воды;
• tʹ_ТЭЦ и t»_ТЭЦ – температуры теплофикационной воды, получаемой от ТЭЦ и возвращаемой на ТЭЦ;
• t^пр_ТЭЦ – промежуточная температура теплофикационной воды после водоподогревателя системы отопления.

ВУЗ: МГУПП

27.110 Определение поверхности нагрева рекуперативного воздушного теплообменника

Определить поверхность нагрева стального рекуперативного воздушного теплообменника (толщина стенок δ_ст = 3 мм) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если объемный расход воздуха при нормальных условиях Q_возд, средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева α₁, от поверхности нагрева к воде α₂, Вт/(м⸱°С), начальные и конечные температуры воздуха и воды соответственно равны t’₁, t»₁, t’₂, t»₂. Определить также расход воды Q_вод, через теплообменник. Изобразить график изменения температур теплоносителей для обеих схем при различных соотношениях их условных эквивалентов.

Решить задачу и ответить письменно на следующие вопросы:

1. Какие виды теплообменных аппаратов вы знаете?
2. Какие основные уравнения используются при расчете теплообменных аппаратов?
3. Как определяются средне арифметический и средне логарифмический температурный напор?
4. Какие преимущества имеет противоточная схема теплообменника перед прямоточной? В каких случаях эти схемы эквивалентны?
5. Где применяют рекуперативные теплообменники?

Методические указания.pdf

ВУЗ: ТГАСУ