27 Теплообменные аппараты

27.31 Определить поверхность теплообмена рекуперативного теплообменника, в котором вода нагревается горячими газами. Расчет произвести для прямоточной и противоточной схем движения. Привести графики изменения температур для обеих схем движения. Значения температур газа t′₁ и t″₁, воды t′₂ и t″₂, расхода воды M и коэффициента теплопередачи K выбрать из таблиц 5, 6.

Ответить на вопросы:  Какая из схем теплообменников (прямоточная или противоточная) имеет большую эффективность и почему? С какой стороны стенки необходимо ставить ребра, чтобы заметно увеличить теплоотдачу?

Таблица 5 – Исходные данные

27.32 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).

27.33 Определить поверхность теплообмена подогревателя питательной воды и расход греющего пара, если расход питательной воды М кг/ч, ее температура на входе и выходе из подогревателя соответственно равна t_вх и  t_вых, параметры греющего пара р бар, t_п ºС, коэффициент теплопередачи К Вт/(м²·К). Температурный напор между греющим и нагреваемым агентом определять по формуле среднелогарифмической разности температур, а температуру греющего пара и его конденсата принимать по температуре насыщения. Потерями тепла в окружающую среду можно пренебречь. Решение производить в системе СИ.

Исходные данные берутся из табл.5.

Таблица 5 — Исходные данные

27.35 Определить:

поверхность нагрева воздухоподогревателя, обогреваемого дымовыми газами, при противоточном движении газов и воздуха в нем;

температуру воздуха, поступающего в воздухоподогреватель принять 25 ºС.

Решить задачу с теми же параметрами, но движение теплоносителей принять при прямотоке.

Таблица 3 – Исходные данные

27.38 Тепло отработанного воздуха после сушильной установки утилизируется и направляется в противоточный рекуперативный теплообменник для подогрева воды на нужды водяного отопления производственных цехов. Определить годовое количество сэкономленного тепла (ГДж/год) и его стоимость. Найти также поверхность нагрева теплообменника, если: производительность установки по испаренной влаге m, температура холодного воздуха перед сушилкой t_A, относительная влажность φ_A, температура воздуха после калорифера t_B, температура отработавшего воздуха после сушилки (на входе в теплообменник) t_C, температура отработавшего воздуха после теплообменника t_Д, температура воды: на входе в теплообменник t, на выходе из теплообменника t, коэффициент теплопередачи теплообменника k, коэффициент использования тепла в теплообменнике η_m. Стоимость тепла  принять равной 200 руб/ГДж, а число часов работы сушилки за год τ=4500 час. Изобразить процесс в h-d диаграмме.

Таблица к задаче Б – 6

Продолжение таблицы к задаче Б – 5

Методические указания.pdf

27.40 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=4 мм. Коэффициент теплопроводности стали λ=62 Вт/(м·К). Стенку считать чистой с обеих сторон.

Определить также площадь поверхности теплообмена при выполнении теплообменника по прямоточной схеме и 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 (рис. 9).

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

Таблица 1 — Исходные данные