Issiqlik uzatish jarayonlarini loyihalash va tekshirish hisob-kitoblari mavjud. Dizayn hisob-kitobining vazifasi ma'lum miqdordagi issiqlikni ma'lum bir sovutish suvi bilan ta'minlash yoki olib tashlash uchun zarur bo'lgan issiqlik almashtirgichning hajmi va ish rejimini aniqlashdan iborat. Tekshirish hisob-kitobining maqsadi ma'lum bir issiqlik almashtirgichda uning ishlashining ma'lum shartlarida o'tkazilishi mumkin bo'lgan issiqlik miqdorini aniqlashdir. Ikkala holatda ham hisoblash issiqlik balansi va issiqlik uzatish tenglamalaridan foydalanishga asoslangan.

Loyihaviy hisoblashda qizdirilgan yoki sovutilgan moddaning miqdori va uning issiqlik almashtirgichga kirish va undan chiqish joyidagi parametrlari ma'lum yoki berilgan. Shu bilan birga, issiqlik almashtirgichning kerakli yuzasi, issiq yoki sovuq issiqlik tashuvchining oqim tezligi, berilgan dizayndagi issiqlik almashtirgichning geometrik o'lchamlari va uning gidravlik qarshiligi aniqlanadi. Xulosa qilib aytganda, amalga oshirilgan hisob-kitoblar asosida ma'lum bir dizayndagi standart yoki normallashtirilgan issiqlik almashtirgich tanlanadi. Tanlangan dizayn imkon qadar optimal bo'lishi kerak, ya'ni. intensiv issiqlik uzatishni arzon narxlardagi va ishlash qulayligi bilan birlashtirish.

Mavjud issiqlik almashtirgichni texnologik talablar bilan belgilanadigan ma'lum maqsadlar uchun ishlatish mumkinligini aniqlash uchun tekshirish hisob-kitobi amalga oshiriladi.

Rekuperativ issiqlik almashtirgichlarni loyihalash

Qayta tiklanadigan issiqlik almashtirgichlarni hisoblashdan oldin, yuqori issiqlik qarshiligiga ega bo'lgan sovutish suvidan issiqlik uzatish shartlarini yaxshilash uchun sovutish suvi harakati uchun joy tanlanadi. Buning uchun yuqori viskoziteli yoki oqim tezligi kamroq bo'lgan suyuqlikni tezligi yuqori bo'lishi mumkin bo'lgan bo'shliqqa yo'naltirish tavsiya etiladi. Ifloslanishni o'z ichiga olgan issiqlik tashuvchilari bo'shliqlarga yo'naltiriladi, ularning sirtlari konlardan osonroq tozalanadi. Joyni tanlashda atrof-muhitga issiqlik yo'qotilishi ham hisobga olinishi kerak.

Issiqlik tashuvchilarning o'zaro harakat yo'nalishi, shuningdek, issiqlik tashuvchilarning yig'ilish holatini o'zgartirmasdan issiqlik almashinuvi paytida qarama-qarshi oqimning afzalligi, shuningdek, majburiy va erkin harakat yo'nalishlarining mos kelishining maqsadga muvofiqligini hisobga olgan holda oldindan tanlanadi. issiqlik tashuvchisi.

Juda muhim to'g'ri tanlov issiqlik tashuvchilar harakatining optimal tezligi, chunki bu issiqlik almashtirgichni loyihalash va ishlatishda hal qiluvchi ahamiyatga ega. Oqim tezligining oshishi bilan issiqlik uzatish koeffitsienti ortadi
, va natijada, kerakli issiqlik uzatish yuzasi kamayadi
, bu esa o'z navbatida issiqlik almashtirgichning umumiy o'lchamlarini va uning narxini pasayishiga olib keladi. Bundan tashqari, ortib borayotgan tezlik bilan issiqlik almashinuvi yuzasida cho'kindilarning paydo bo'lish ehtimoli kamayadi. Biroq, oqim tezligining haddan tashqari oshishi bilan issiqlik almashtirgichning gidravlik qarshiligi oshadi, bu esa quvurlar va suv bolg'asi tebranishiga olib keladi. Optimal tezlik oqim turbulentligining istalgan darajasiga erishish shartlaridan aniqlanadi. Odatda quvurlardagi oqim tezligi mezonga mos kelishi izlanadi
. Shu munosabat bilan quyidagi optimal tezliklar tavsiya etiladi
(m/s): suv va o'rtacha yopishqoqlikdagi suyuqliklar -
; yopishqoq suyuqliklar -
; o'rtacha bosimdagi havo va gazlar -
; to'yingan bug ' Bosim ostida -
; vakuum ostida to'yingan bug' -
. Eng maqbul tanlov - texnik-iqtisodiy asoslash asosida optimal tezlik.

To'liq issiqlik almashinuvchisi hisob-kitobi termal, strukturaviy va gidravlik hisoblarni o'z ichiga oladi.

Issiqlik hisoblash. Loyihalashtirilgan issiqlik almashtirgichlarning issiqlik hisobi quyidagi ketma-ketlikda amalga oshiriladi:

– issiqlik yukini va issiqlik tashuvchilarning oqimini hisoblash;

- issiqlik tashuvchilarning o'rtacha harorat farqi va o'rtacha haroratini hisoblash;

– Issiqlik uzatish koeffitsienti va issiqlik almashinuvi yuzasini hisoblang.

Eng oddiy hisob-kitob - issiqlik almashtirgichning uzunligi bo'ylab issiqlik tashuvchilarning doimiy haroratida. Bunday holda, issiqlik tashuvchilarning fizik xususiyatlari va harorat farqi doimiy bo'lib, hisoblash issiqlik uzatish koeffitsientini aniqlashga qisqartiriladi. Kondensatsiyalangan bug 'bilan isitiladigan qozonlarda ularga yaqin sharoitlar kuzatiladi. Umumiy holatda, issiqlik tashuvchilarning harorati issiqlik almashtirgichning uzunligi bo'ylab o'zgaradi. Issiqlik tashuvchilarning haroratining o'zgarishi o'rtasidagi munosabat issiqlik balansining shartlari bilan belgilanadi, bu issiqlik almashtirgichning cheksiz kichik elementi uchun quyidagi shaklga ega:

qayerda ,va ,issiqlik tashuvchilarning xarajatlari va issiqlik quvvatlari va va apparatning ixtiyoriy qismida ularning haroratlari.

Issiqlik yo'qotishlarini hisobga olmaganda, butun qurilma uchun issiqlik balansi tenglamasi oxirgi tenglamani integrallash orqali olinadi:

qayerda va ,va – issiqlik tashuvchilarning dastlabki va oxirgi haroratlari; - termal yuk.

Issiqlik balansi asosida agregat holatini o'zgartirmasdan issiqlik almashinuvi paytida sovutish suvi oqimi tezligi:

;

.

Sovutish suyuqligining yig'ilish holati o'zgarganda, issiqlik balansi tenglamasi bo'lishi mumkin turli shakl jarayon shartlariga muvofiq. Masalan, bug 'kondensatsiyalanganda

(
- bug 'iste'moli; va
bug' va kondensatning entalpiyalari).

Entalpiya o'zgarishi

qayerda
va
– o‘rtacha solishtirma issiqlik sig‘imlari o'ta qizdirilgan bug ' va kondensat;
va
o'ta qizigan va to'yingan bug' harorati.

Agar issiqlik tashuvchilardan birining oxirgi harorati noma'lum bo'lsa, u holda issiqlik balansidan aniqlanadi. Ikkala sovutish suvining oxirgi harorati noma'lum bo'lsa, ularni aniqlash uchun umumiy usul - ketma-ket yaqinlashish usuli qo'llaniladi. Bu usul dastlab qurilmaning dizayni va noma'lum texnologik parametrlar bo'yicha ma'lum qarorlar qabul qilinishiga asoslanadi, so'ngra ushbu tanlovning to'g'riligi qayta hisoblash yo'li bilan tekshiriladi, ko'rsatilgan parametrlarning belgilangan qiymatlari qabul qilinadi va natijalar kerakli darajada aniqlik bilan olinmaguncha hisoblash takrorlanadi. Bunday holda, issiqlik almashtirgichning oxiridagi issiqlik tashuvchilari orasidagi harorat farqi suyuq isitgichlar uchun kamida 10-20 ° S va bug '-suyuqlik isitgichlari uchun 5-7 ° S bo'lishi kerakligini hisobga olish kerak.

O'rtacha harorat farqini aniqlash
issiqlik almashinuvi yuzasi bo'ylab harorat o'zgarishining tabiatini hisobga olgan holda amalga oshiriladi
. Qarama-qarshi oqim bilan, shuningdek issiqlik tashuvchilardan birining doimiy haroratida o'rtacha harorat farqi issiqlik almashtirgichning uchlaridagi issiqlik tashuvchilarning kattaroq va kichikroq harorat farqlarining logarifmik o'rtacha qiymati sifatida aniqlanadi:

yoki qachon

.

Boshqa barcha oqim sxemalari uchun o'rtacha harorat farqi bir xil tenglamalar yordamida topiladi, lekin tuzatish koeffitsientini kiritish bilan (7.7.3-bo'limga qarang).

Sovutish suyuqligining o'rtacha haroratini apparat uzunligi bo'ylab kichikroq harorat farqi bilan o'rtacha arifmetik sifatida hisoblash tavsiya etiladi va boshqa sovutish suvining o'rtacha harorati ma'lum qiymatdan topiladi.
, munosabatdan foydalanish

,

qayerda
va
- issiqlik tashuvchilarning o'rtacha harorati.

Hisoblashning keyingi vazifasi issiqlik uzatish koeffitsientini topishdir
. Agar issiqlik uzatish tekis devor yoki yupqa silindrsimon devor orqali sodir bo'lsa, u holda

.

Hisoblash uchun
issiqlik uzatish koeffitsientlarini oldindan hisoblash kerak va issiqlik uzatish devorining har ikki tomonida, shuningdek, devorning issiqlik qarshiligi
, bu devorning o'zining issiqlik qarshiligiga qo'shimcha ravishda, uning har ikki tomonidagi ifloslantiruvchi moddalarning issiqlik qarshiligini ham o'z ichiga oladi. Devorning issiqlik qarshiligi va aralashmalar qatlamlari ularning qalinligi va devor materiali va aralashmalarning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientlariga qarab topiladi. Issiqlik uzatish koeffitsientlari 7.6-bo'limda keltirilgan tenglamalardan biri yordamida issiqlik uzatish shartlariga qarab hisoblanadi.

Plastinka issiqlik almashtirgichlarida gofrirovka qilingan sirtlarning xilma-xilligini hisobga olgan holda, L.L. Tovazhnyanskiy va P.A. Kapustenko issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientini hisoblash uchun bog'liqlikni taklif qildi, bunda gofrirovkalarning ish muhiti oqimining yo'nalishiga nisbatan moyillik burchagi hisobga olinadi:

bu yerda  - gofrirovkalarning qiyalik burchagi.

Bu tenglama ichida amal qiladi
.

0.3p, 0.6p va 1.0 tipidagi plitalardan tashkil topgan kanallarda issiqlik o'tkazuvchanligini hisoblash uchun (8.1-jadvalga qarang) tenglama (8.20) quyidagicha ifodalanishi mumkin:

da

; (8.21)

da

. (8.22)

qayerda – yoriqsimon kanalning gidravlik qarshiligi koeffitsienti; silliq quvurning gidravlik qarshiligi koeffitsienti.

Toʻr-oqim tipidagi kanallarda tez harakatlanuvchi bugʻning (Re>300) kondensatsiyasi vaqtida L.L. Tovazhnyanskiy va P.A. Kapustenko dispers halqa tipidagi harakat modelidan foydalanib, quyidagi bog'liqlikni oldi:

,

bu erda Nu - kondensat plyonkasi uchun Nusselt mezoni; Re w - bug '-suyuqlik aralashmasining umumiy oqim tezligi va suyuqlik fazasining yopishqoqligidan hisoblangan Reynolds mezoni;
mos ravishda suyuqlik va bug 'zichliklari;
suyuq faza uchun Prandtl mezoni hisoblanadi.

Issiqlik uzatish koeffitsientlari harakat tezligining funktsiyalari bo'lganligi sababli, ularni topish uchun maydonlarni bilish kerak. ko'ndalang kesim sovutish suvi harakatlanadigan kanallar (xarajatlari ma'lum). Bu issiqlik almashtirgichning dizayni va o'lchamlarini oldindan belgilashni talab qiladi. Bundan tashqari, issiqlik uzatish koeffitsientini hisoblash uchun ko'pincha devor haroratini bilish kerak yoki o'ziga xos issiqlik yuki , ularning qiymatlari, o'z navbatida, belgilangan miqdorga bog'liq . Bunday hollarda issiqlik uzatish koeffitsientlari ketma-ket yaqinlashish usuli bilan hisoblanadi: miqdorlar bo'yicha. va issiqlik uzatish koeffitsientining qiymati aniqlangandan keyin ham o'rnatiladi
tekshirish. Hisoblashni soddalashtirish uchun siz ikkita tanlangan qiymat uchun ikkita parallel hisoblash amalga oshiriladigan grafik-analitik usuldan foydalanishingiz mumkin. sovutish suyuqliklaridan biridan.

Shunday qilib, masalan, issiqlik uzatish koeffitsientlari bo'lsa va devor haroratiga bog'liq
, keyin ikkita qiymat berilgan
va
, mos keladigan qiymatlarni hisoblang va va maxsus issiqlik yuklari va :

;

,

qayerda sovutish suvining o'rtacha harorati.

Devorning issiqlik qarshiligiga ko'ra
boshqa sovutish suvi tomonidan devor haroratini hisoblang:

,

va aniqlang va , shuningdek va :

,

(ikkinchi sovutish suvining o'rtacha harorati).

8.34-rasm - Bog'liqlik q 1 va q 2 qiymatlardan t st1

Keyin qaramlik grafigini tuzing va qabul qilingan qiymatlardan
(8.34-rasm). Har xil qiymatlarda termal yuklarni birlashtiruvchi chiziqlarning kesishish nuqtasi bo'yicha
, haqiqiy devor haroratini aniqlang
va issiqlik yuki .

Keyin issiqlik uzatish koeffitsienti
.

Umumiy issiqlik uzatish tenglamasidan issiqlik uzatish sirtining qiymati

, yoki
.

Xususiyatlari termal hisoblash muzlatgichlar va kondensatorlar. Sovutgich-kondensatorlarni hisoblash issiqlik o'tkazuvchanligi yuzasi bo'ylab harorat va issiqlik uzatish koeffitsientlarining o'zgarishi tabiati tufayli o'ziga xos xususiyatlarga ega.

Shaklda. 8.35 kondensator-muzlatgichdagi haroratning taxminiy taqsimotini ko'rsatadi, unga bug'lar o'ta qizib ketgan holatda kiradi.

Bunday holda, uchta zonani ajratish mumkin: I - bug'larni to'yinganlik haroratiga sovutish; II - bug 'kondensatsiyasi va III - kondensat sovutish. Birinchi zonada bug'lar haroratdan sovutiladi oldin
va to'yingan holatga o'ting. Ushbu zona uchun issiqlik uzatish koeffitsienti bug 'kondensatsiyasi sodir bo'lgan II zonaga qaraganda pastroq qiymatga ega. III zonada issiqlik uzatish koeffitsienti oraliq qiymatga ega.

Shakl 8.35 - Kondenser-sovutgichdagi harorat rejimi

Miqdorda to'yingan bug'ning to'liq kondensatsiyasi sharti bilan zonalar bo'yicha issiqlik balansi

qayerda va
mos ravishda qizib ketgan va to'yingan bug'ning entalpiyasi; bug'ning solishtirma issiqlik sig'imi;

,

bug'lanishning o'ziga xos issiqligi;

Bu yerga
va – o'ziga xos issiqlik va kondensat harorati.

.

Sovutish suvi harorati (suv)
II zonaning boshida va oxirida issiqlik balansi tenglamalaridan aniqlanadi

;

,

(sovutish agentining o'ziga xos issiqlik sig'imi).

Sovutish suvining umumiy iste'moli

.

Har bir zona uchun ma'lum tenglamalar bo'yicha o'rtacha harorat farqi hisoblanadi
va issiqlik uzatish koeffitsienti
.

Keyin zonalarning issiqlik almashinuvi sirtlari:

;
;
.

Strukturaviy hisoblash. Issiqlik almashtirgichlarni konstruktiv hisoblash vazifasi qurilmalarning asosiy o'lchamlarini aniqlash va ularning umumiy tartibini tanlashdir. Konstruktiv hisoblash uchun dastlabki ma'lumotlar termal hisoblash natijalari: issiqlik tashuvchisi oqim tezligi, ularning tezligi, boshlang'ich va oxirgi haroratlar, issiqlik almashinuvi yuzasi.

Quvurli qurilmalar uchun konstruktiv hisoblash quvurlarning sonini yoki uzunligini aniqlash, ularni quvur varag'iga joylashtirish (o'tishlar sonini hisobga olgan holda) va apparatning diametri va balandligini topishga qisqartiriladi. Issiqlik almashtirgich armaturalarining nozullarining diametrlari ham hisoblanishi kerak.

Issiqlik almashtirgich quvurlarining umumiy soni ularning o'rtacha diametri bilan
va qabul qilingan uzunlik issiqlik almashinuvi yuzasi bilan aniqlanadi

.

Berilgan oqim tezligida va uning harakatining qabul qilingan tezligi
ichki diametrli quvurlar orqali bitta o'tishdagi quvurlar soni

.

Issiqlik almashtirgichning quvur bo'shlig'idagi zarbalar soni

.

Issiqlik almashtirgich qobig'ining ichki diametri
trubka varag'iga qo'yilgan naychalar soni bilan belgilanadi. Quvurlar varaqlaridagi quvurlar uchun teshiklar butun qismga teng ravishda joylashtiriladi. Ushbu tartibni bir martalik issiqlik almashtirgichda bajarish nisbatan oson. To'siqli ko'p o'tishli issiqlik almashtirgichlarda quvurlarni joylashtirish odatda grafik tarzda amalga oshiriladi. Geometrik konfiguratsiyaga ko'ra, quvurlar muntazam ko'pburchaklarning uchlari bo'ylab va konsentrik doiralar bo'ylab joylashtiriladi.

Quvurlarni joylashtirishda qadam ularning tashqi diametriga qarab olinadi , quvurlarni yondirish orqali mahkamlashda
, va ularni payvandlash orqali mahkamlashda
. Quvurlarning umumiy soni , aylana ichiga yozilgan olti burchakli teng qirrali uchburchaklar cho'qqilari bo'ylab trubka taxtasiga joylashtirilishi mumkin,

,

qayerda - quvur varag'ining diametrida joylashgan quvurlar soni:

(
hisoblangan issiqlik uzatish yuzasi hisoblanadi; - quvur balandligi; - qabul qilingan diametrli 1 m quvur yuzasi; - balandlik nisbati yoki uzunligi issiqlik almashtirgichning ish qismi diametriga).

Quvur varag'i diametri yoki issiqlik almashtirgich qobig'ining ichki diametri

.

Ishlash uzunligi bitta quvur

, yoki
.

Issiqlik almashtirgichning umumiy balandligi

,

qayerda - quvur plitasining qalinligi (po'lat quvurlar uchun
mm, mis quvurlar uchun
mm); - kameraning balandligi (qopqoq),
m.

bobinlar ular apparatga shunday joylashtiriladiki, ular butun balandlik bo'ylab suyuqlikda bo'ladi va har tomondan 0,25 - 0,4 m gacha apparat devorlariga etib bormaydi.

Qurilmaning ma'lum ichki diametri bilan
g'altakning diametri bo'ladi

Bobinli quvurlarning umumiy uzunligi

.

Bir burilish uzunligi serpantin

.

Burilishlar soni bog'liqlikdan lasan aniqlanadi

,

qayerda burilishlar orasidagi vertikal masofa,
.

Lamellar uchun dizayn hisobidagi issiqlik almashtirgichlar quyidagilarni aniqlaydi: plitalarning o'lchamlari va bitta paketdagi kanallar soni, har bir paketdagi plitalar soni va apparatdagi paketlar soni; umumiy soni plitalar va apparatning asosiy o'lchamlari.

Har bir muhit uchun paketga parallel kanallar soni

,

qayerda paketning ko'ndalang kesimi maydoni,
(sovutish suvining hajmli oqim tezligi,
- uning tezligi); bitta qatlamlararo kanalning ko'ndalang kesimi maydoni.

Qabul qilingan qiymat
eng yaqin butun songa yaxlitlanadi.

Paketdagi plitalar soni

.

Plitalar bilan aloqa qiladigan ekstremal paketlarda plitalarning umumiy soni yana bitta (oxiri):

.

Bir paketning issiqlik uzatish yuzasi

,

qayerda - bitta plastinkaning issiqlik uzatish yuzasi.

Issiqlik almashtirgichdagi paketlar (o'tishlar) soni

(
- termal hisoblashda topilgan apparatning ishchi yuzasi).

Agar qiymat bo'lsa kasr bo'lib chiqadi, keyin u butun songa yaxlitlanadi va butun apparatning yuzasi mos ravishda o'rnatiladi:

.

Qurilmadagi plitalarning umumiy soni (bo'limlar)

.

Issiqlik almashtirgichlarning gidravlik hisobi. Shlangi hisoblashning maqsadi issiqlik almashinuvchisi tomonidan yaratilgan qarshilikni va u orqali suyuqlikni harakatlantirish uchun zarur bo'lgan quvvatni aniqlashdir.

Issiqlik almashtirgichning gidravlik qarshiligi
ishqalanishni engish uchun bosimning yo'qolishidan iborat
va bosimning yo'qolishi
mahalliy qarshilikni yengish uchun sarflangan

.

Qobiq va naycha uchun issiqlik almashinuvchilari quvur bo'shlig'ining umumiy gidravlik qarshiligi

,

qayerda tashqi ishqalanish koeffitsienti (1.3.4-bo'limga qarang); quvurlardagi oqim yo'lining umumiy uzunligi;
quvurlardagi oqim tezligi; - uning o'rtacha haroratidagi oqim zichligi; mahalliy qarshilik koeffitsienti hisoblanadi.

Halqaning gidravlik qarshiligi

.

Bu yerda
halqali bo'shliqda sovutish suyuqligining o'rtacha tezligi; uning zichligi da o'rtacha harorat;- halqali bo'shliq uchun qarshilik koeffitsienti (quvur uzunligi 6 m bo'lgan issiqlik almashtirgichlar uchun, qiymat
; 3 va 9 m uzunlikdagi quvur uzunligi uchun mos ravishda 0,5 va 1,5 tuzatish koeffitsientlari olinadi).

Barcha paketlardagi kanallar soni bir xil bo'lgan ko'p paketli plastinka issiqlik almashtirgichining gidravlik qarshiligi

,

,

qayerda - interlamellar kanalining nisbiy uzunligi birligiga umumiy gidravlik qarshilik koeffitsienti;
va - bitta qatlamlararo kanalning ekvivalent diametri va qisqargan uzunligi;
(– bitta plastinkaning issiqlik almashinuvining ishchi yuzasi; - plastinkaning ishchi qismining kengligi); - sovutish suyuqligining o'rtacha haroratidagi zichligi;
uning interplate kanalidagi tezligi; - ketma-ket ulangan kanallar soni yoki ma'lum bir ish muhiti uchun bo'limdagi paketlar soni; - bo'limdagi plitalarning umumiy soni (apparat); - plitalar orasidagi bo'shliq; – qurilmaning hajmli unumdorligi.

Turbulent oqim bilan (10 3

qayerda - gofrirovkaning moyillik burchagi; - gofrirovkaning yuqori qismidagi burchak.

0,3r, 0,6r va 1,0 turdagi qo'shimchalar uchun (8.1-jadvalga qarang):

da

; (8.26)

da

. (8.27)

Koeffitsient qiymatlari A va B(8.26) va (8.27) tenglamalarda 8.2-jadvalda keltirilgan.

8.2-jadval - Koeffitsient qiymatlari A va B(8.26) va (8.27) tenglamalarda

Sovutish suyuqliklarining harakat tezligi tufayli issiqlik uzatish va bosimning yo'qolishi o'rtasida yaqin jismoniy va iqtisodiy bog'liqlik mavjud. Issiqlik tashuvchilarning tezligi qanchalik yuqori bo'lsa, issiqlik uzatish koeffitsienti qanchalik baland bo'lsa va issiqlik almashinuvchisi ma'lum bir issiqlik yuki uchun qanchalik ixcham bo'lsa, shuning uchun kapital xarajatlarni kamaytiradi. Ammo shu bilan birga, oqimga gidravlik qarshilik kuchayadi va operatsion xarajatlar oshadi. Shuning uchun sovutish suvi tezligi ma'lum optimal chegaralar doirasida tanlanadi, bir tomondan, ushbu dizayndagi qurilmaning issiqlik almashinuvi yuzasining narxi, boshqa tomondan, issiqlik almashinuvi paytida sarflangan energiya narxi bilan belgilanadi. apparatning ishlashi.

Issiqlik almashtirgichlarni loyihalash va tekshirish hisob-kitoblari mavjud. Loyihaviy hisob-kitobning maqsadi - bir sovutish moddasidan boshqasiga ko'rsatilgan issiqlik o'tkazuvchanligini ta'minlash uchun zarur bo'lgan issiqlik almashinuvi yuzasini va issiqlik almashtirgichning ishlash rejimini aniqlash. Tekshirish hisob-kitobining vazifasi ma'lum ish sharoitida ma'lum issiqlik almashinuvi yuzasiga ega bo'lgan ma'lum bir issiqlik almashtirgichda uzatiladigan issiqlik miqdori va issiqlik tashuvchilarning yakuniy haroratini aniqlashdir. Ushbu hisob-kitoblar issiqlik uzatish tenglamasi va issiqlik balanslaridan foydalanishga asoslangan.

uchun dastlabki ma'lumotlar dizayn hisoblash ko'pincha: G- bitta yoki ikkalasini iste'mol qilish ( G, D) issiqlik tashuvchilar, kg/s; Tn, Tk boshlang'ich va oxirgi haroratlar, K; R- ommaviy axborot vositalarining bosimi; Bilan,Janob- issiqlik sig'imi, issiqlik tashuvchilarning yopishqoqligi va zichligi (bu qiymatlar ko'rsatilmagan bo'lishi mumkin, keyin ularni ma'lumotnoma adabiyotidan aniqlash kerak). Bundan tashqari, loyihalashtirilgan issiqlik almashtirgichning turi ko'pincha ko'rsatiladi. Agar u ko'rsatilmagan bo'lsa, unda siz birinchi navbatda tanlangan turdagi texnik-iqtisodiy asoslashni o'tkazishingiz kerak.

Issiqlik almashtirgichning dizayn issiqlik hisobining vazifasi integral issiqlik uzatish tenglamasi va issiqlik balansi tenglamalarini birgalikda hal qilish natijasida issiqlik almashinuvi yuzasini aniqlashdan iborat:

Agar issiqlik tashuvchilar issiqlik uzatish jarayonida agregatsiya holatini o'zgartirsa, issiqlik yukini (o'ziga xos issiqlik oqimi) hisoblash entalpiyalar orqali amalga oshiriladi:

qayerda Gtg, Gth- issiq va sovuq sovutish suvlarining massa oqimlari; kg/s; h¢,h¢¢– issiqlik almashtirgichlarda issiqlik yo'qotilishini (kirishini) hisobga olgan holda koeffitsientlar (samaradorlik).

Issiqlik tashuvchilarning xususiyatlarining fizik konstantalarining qiymatlari, agar ularni ko'rib chiqilayotgan harorat oralig'ida doimiy deb hisoblash mumkin bo'lmasa, o'rtacha integral qiymatlar sifatida qabul qilinishi mumkin. Ba'zi bir taxminlar bilan (bu amalda ko'proq amalga oshiriladi) issiqlik sig'imining hisoblangan qiymati haqiqiy qiymat sifatida qabul qilinishi mumkin. cp sovutish suyuqligining o'rtacha haroratida yoki oxirgi haroratlarda haqiqiy issiqlik sig'imlarining arifmetik o'rtacha qiymati sifatida.

Koeffitsientlarning qiymati h eng aniq empirik yoki hisob-kitob bilan aniqlanadi. Sanoat amaliyotidan ma'lumki, issiqlik almashinuvchilari uchun atrof-muhitga issiqlik yo'qotishlari odatda kichik va o'tkaziladigan umumiy issiqlikning 2-3% ni tashkil qiladi. Shuning uchun, taxminiy hisob-kitoblarda biz olishimiz mumkin h= 0,97–0,98.

Issiqlik balansi tenglamalari issiqlik tashuvchilarning oqim tezligini yoki ularning oxirgi haroratini topish uchun ishlatiladi. Agar na biri, na boshqasi ko'rsatilmagan bo'lsa, u holda, qoida tariqasida, ular issiqlik tashuvchilarning haroratlarining boshlang'ich va yakuniy qiymatlari bo'yicha o'rnatiladi, shunda issiqlik tashuvchilar orasidagi minimal harorat farqi kamida 5 bo'ladi. –7 K. issiqlik uzatish koeffitsientining qiymati.

Harorat farqini hisoblash o'rtacha harorat farqini D aniqlashdan iborat Tsr va issiqlik tashuvchilarning o'rtacha haroratlarini hisoblash Tsr va qav:

D ni aniqlashda Tsr birinchidan, issiqlik tashuvchilarning haroratlari o'zgarishining tabiati o'rnatiladi va o'rtacha harorat farqining eng katta qiymatini ta'minlashga harakat qilib, ularning harakatlanish sxemasi tanlanadi. Issiqlik uzatish shartlari nuqtai nazaridan, eng foydalisi, har doim ham amalda amalga oshirilmaydigan qarama-qarshi oqim sxemasi (masalan, texnologik sabablarga ko'ra issiqlik tashuvchilardan birining yakuniy harorati ma'lum bir qiymatdan oshmasligi kerak bo'lsa, u holda ko'pincha oldinga oqim tanlanadi).

Aralash va o'zaro harakatlanish naqshlari (amalda eng keng tarqalgan) birgalikda va qarshi oqim o'rtasida oraliq pozitsiyani egallaydi. Hisoblash D Tsr, D Tb, D tm chunki bu sxemalar ma'lum qiyinchiliklar bilan bog'liq. Adabiyotda D ni hisoblash uchun ma'lum formulalar mavjud Tsr aralash va o'zaro faoliyat oqim bilan, ammo ular murakkab, noqulay va shuning uchun noqulay.

Quvurlarning termal hisob-kitoblarini bajarishda issiqlik almashinuvchilari issiqlik uzatish koeffitsienti odatda tekis devor uchun formulalar bilan aniqlanadi:

,

qayerda bolta, bolta mos ravishda issiq sovutish suvidan devorga va devordan sovuq sovutish suviga issiqlik uzatish koeffitsientlari.

Bu katta xatolarni keltirib chiqarmaydi va shu bilan birga hisobni sezilarli darajada osonlashtiradi. Istisnolar - qovurg'ali yuzalar va qalin devorli silliq quvurlar, ularda dn/din>2.0. Xatolarga yo'l qo'ymaslik uchun ularni tekis devor uchun formulalar yordamida hisoblash tavsiya etilmaydi.

Issiqlik uzatish koeffitsientini hisoblash uchun tenglama issiqlik devor orqali o'tkazilganda termal qarshiliklarning qo'shilish tamoyilini ifodalaydi. Issiqlik qarshiligi kontseptsiyasi issiqlik uzatish jarayonini yaxshiroq ko'rsatish va murakkab termal hisob-kitoblarda qarshilik qiymatlari bilan ishlash qulayligi uchun kiritilgan. Xususan, har doim esda tutish kerakki, qo'shimchalar printsipiga asoslanib, miqdor k har doim kamroq bo'ladi eng kichik qiymat a(bu shart hisob-kitoblarning to'g'riligini tekshirish mezoni bo'lib, issiqlik uzatish intensivligini oshirish yo'llarini ko'rsatadi; kichikroq qiymatni oshirishga harakat qilish kerak. a). Bundan tashqari, parametrni hisoblashda k eksperimental qiymatlarga amal qilish kerak.

Yangi issiqlik almashtirgichlarni loyihalashda ifloslanish ehtimolini hisobga olish kerak issiqlik almashinuvi yuzasi va tegishli zaxirani oling. Sirtning ifloslanishini hisobga olish ikki usulda amalga oshiriladi: yoki ifloslanish faktorini kiritish orqali. h3, bu bilan toza quvurlar uchun hisoblangan issiqlik uzatish koeffitsienti ko'paytiriladi:

0,65–0,85,

yoki ifloslanishning termal qarshiliklarini kiritish orqali:

,

qayerda R1 va R2 – termal qarshilik tashqi tomondan ifloslanish va ichki yuzalar mos yozuvlar adabiyotida keltirilgan amaliy ma'lumotlarga ko'ra tanlangan issiqlik uzatish.

Tenglamalarga kiritilgan issiqlik uzatish koeffitsientlari shaklning mezon ifodalaridan aniqlanadi

,

qayerda; l- hajmini aniqlash; w sovutish suyuqligining tezligi; Bilan,m va l- sovutish suyuqligining issiqlik sig'imi, yopishqoqligi va issiqlik o'tkazuvchanligi; b hajmning kengayish koeffitsienti, D T mahalliy harorat farqidir.

Mezon tenglamasining o'ziga xos shakli ko'rib chiqilayotgan muammoning shartlariga (isitish, sovutish, kondensatsiya, qaynatish), issiqlik tashuvchisi oqim rejimlariga, issiqlik almashtirgichning turiga va dizayniga bog'liq.

Standartlashtirilgan issiqlik almashtirgichni tanlashda ular issiqlik uzatish koeffitsientining taxminiy qiymati bilan o'rnatiladi TO. Keyinchalik, ma'lumotnomalarga ko'ra, issiqlik almashinuvchisi tanlanadi va keyin ko'rib chiqilgan sxema bo'yicha issiqlik uzatish yuzasi hisoblanadi. Agar issiqlik almashinuvi maydonini hisoblash qoniqarli bo'lsa, issiqlik almashtirgichning termal hisobi tugallanadi va unga o'ting. gidravlik hisoblash, uning maqsadi issiqlik almashtirgichning gidravlik qarshiligini aniqlashdir.

issiqlik almashtirgich haroratda farq qiluvchi muhitlar o'rtasida issiqlik almashinuvini ta'minlovchi qurilma. Har xil miqdordagi issiqlik oqimlarini ta'minlash uchun issiqlik almashinuvi qurilmalari. Ular bo'lishi mumkin turli shakllar va kerakli ishlashga qarab o'lchamlar, lekin birlikni tanlashning asosiy mezoni uning maydoni hisoblanadi ish yuzasi. Issiqlik almashtirgichni yaratish yoki ishlatish vaqtida uning termal hisobi yordamida aniqlanadi.

Hisoblash dizayn (dizayn) yoki tekshirish xarakteriga ega bo'lishi mumkin.

Loyihani hisoblashning yakuniy natijasi belgilangan issiqlik oqimlarini ta'minlash uchun zarur bo'lgan issiqlik almashinuvi sirt maydonini aniqlashdir.

Tekshirish hisob-kitobi, aksincha, ishlaydigan issiqlik tashuvchilarning yakuniy haroratini, ya'ni mavjud issiqlik almashinuvi sirt maydoni bilan issiqlik oqimlarini o'rnatishga xizmat qiladi.

Shunga ko'ra, qurilmani yaratishda dizayn hisob-kitobi amalga oshiriladi va ish paytida tekshirish amalga oshiriladi. Ikkala hisob ham bir xil va aslida o'zaro teskari.

Issiqlik almashtirgichlarni issiqlik hisoblash asoslari

Issiqlik almashinuvchilarini hisoblash uchun asos issiqlik uzatish va issiqlik balansi tenglamalari hisoblanadi.

U quyidagi shaklga ega:

Q = F‧k‧Dt, bu erda:

• Q - issiqlik oqimining o'lchami, Vt;
• F - ishchi sirt maydoni, m2;
• k - issiqlik uzatish koeffitsienti;
• Dt - apparatga chiqishda va undan chiqishda tashuvchilarning haroratlari o'rtasidagi farq. Miqdor ham deyiladi harorat farqi.

Ko'rib turganingizdek, hisoblashning maqsadi bo'lgan F qiymati issiqlik uzatish tenglamasi orqali aniq aniqlanadi. F ning ta'rifi uchun formulani olamiz:

Issiqlik balansi tenglamasi qurilmaning o'zi dizaynini hisobga oladi. Uni hisobga olgan holda, F ni keyingi hisoblash uchun t1 va t2 qiymatlarini aniqlashingiz mumkin. Tenglama quyidagicha ko'rinadi:

Q \u003d G 1 c p 1 (t 1 in -t 1 tashqarida) \u003d G 2 c p 2 (t 2 tashqarida -t 2 in), bu erda:

• G 1 va G 2 - mos ravishda isitish va isitiladigan tashuvchilarning massa iste'moli, kg / soat;
• c p 1 va c p 2 - o'ziga xos issiqlik sig'imlari (standart ma'lumotlarga muvofiq qabul qilinadi), kJ / kg‧ ºS.

Issiqlik energiyasini almashish jarayonida tashuvchilar o'zlarining haroratlarini o'zgartiradilar, ya'ni ularning har biri qurilmaga bir harorat bilan kiradi va boshqasi bilan chiqadi. Ushbu qiymatlar (t 1 dyuym; t 1 tashqarida va t 2 dyuym; t 2 tashqarida) issiqlik tashuvchilarning haqiqiy harorat ko'rsatkichlari taqqoslanadigan tekshirish hisob-kitobining natijasidir.

Biroq, katta ahamiyatga ega tashuvchi vositalarning issiqlik uzatish koeffitsientlariga, shuningdek, birlikning dizayn xususiyatlariga ega. Batafsil dizayn hisob-kitoblari bilan issiqlik almashtirgichlarning diagrammalari tuziladi, alohida element issiqlik tashuvchilarning harakat sxemalari bo'lgan. Hisoblashning murakkabligi issiqlik uzatish koeffitsientlarining o'zgarishiga bog'liq k ish yuzasida.

Ushbu o'zgarishlarni hisobga olish uchun issiqlik uzatish tenglamasi differentsial shaklni oladi:

Asbobni loyihalashda yoki tekshirishni hisoblashda tashuvchilarning issiqlik uzatish koeffitsientlari, shuningdek elementlarning odatiy o'lchamlari kabi ma'lumotlar tegishli hujjatlarda hisobga olinadi. normativ hujjatlar(GOST 27590).

Hisoblash misoli

Aniqroq bo'lish uchun biz issiqlik o'tkazuvchanligini loyihalash hisobining misolini keltiramiz. Ushbu hisob-kitob soddalashtirilgan shaklga ega va issiqlik yo'qotishlarini va issiqlik almashtirgichning dizayn xususiyatlarini hisobga olmaydi.

Dastlabki ma'lumotlar:

• Kirish joyidagi isitish moslamasining harorati t 1 dyuym = 14 ºS;
• Chiqish joyidagi isitish moslamasining harorati t 1 tashqari \u003d 9 ºS;
• Kirish joyidagi isitiladigan tashuvchining harorati t 2 in = 8 ºS;
• Chiqishdagi isitiladigan tashuvchining harorati t 2 dan \u003d 12 ºS;
• Issiqlik muhitining massa iste'moli G 1 = 14000 kg / soat;
• Isitilgan tashuvchining massa iste'moli G 2 = 17500 kg / soat;
• r =4,2 kJ/kg‧ ºS bilan solishtirma issiqlikning me'yoriy qiymati;
• Issiqlik uzatish koeffitsienti k \u003d 6,3 kVt / m 2.

1) Issiqlik balansi tenglamasi yordamida issiqlik almashtirgichning ishlashini aniqlang:

Q in = 14000‧4,2‧(14 - 9) = 294000 kJ/soat

Q chiqish \u003d 17500‧4,2‧ (12 - 8) \u003d 294000 kJ/soat

Qin = Qout. Issiqlik balansi shartlari qondiriladi. Olingan qiymatni W o'lchov birligiga aylantiramiz. 1 Vt = 3,6 kJ / soat, Q = Qin = Qout = 294000 / 3,6 = 81666,7 Vt = 81,7 kVt bo'lishi sharti bilan.

2) t bosimning qiymatini aniqlang. Bu formula bilan aniqlanadi:

3) Issiqlik uzatish tenglamasi yordamida issiqlik o'tkazuvchi sirt maydonini aniqlang:

F = 81,7 / 6,3‧1,4 = 9,26 m2.

Qoida tariqasida, hisoblashda hamma narsa muammosiz ketmaydi, chunki har qanday tashqi va ichki omillar, issiqlik almashinuvi jarayoniga ta'sir qiluvchi:

• qurilmaning dizayni va ishlashining xususiyatlari;
• qurilmaning ishlashi paytida energiya yo'qolishi;
• issiqlik tashuvchilarning issiqlik uzatish koeffitsientlari;
• sirtning turli qismlarida ishdagi farqlar (differensial xarakter) va boshqalar.

Eng to'g'ri va ishonchli hisoblash uchun muhandis issiqlikni bir tanadan ikkinchisiga o'tkazish jarayonining mohiyatini tushunishi kerak. Shuningdek, u zarur me'yoriy hujjatlar bilan ta'minlanishi kerak va ilmiy adabiyotlar, chunki qiymatlar to'plamiga asoslanib, mutaxassis rioya qilishi kerak bo'lgan tegishli me'yorlar tuzilgan.

xulosalar

Hisoblash natijasida biz nimani olamiz va uning o'ziga xos qo'llanilishi nima?

Aytaylik, kompaniya buyurtma oldi. Berilgan issiqlik almashinuvi yuzasi va ishlashi bilan issiqlik moslamasini ishlab chiqarish kerak. Ya'ni, korxona apparatning o'lchami masalasi bilan emas, balki ma'lum bir ish maydoni bilan kerakli ishlashni ta'minlaydigan materiallar masalasiga duch keladi.

Ushbu muammoni hal qilish uchun termal hisoblash amalga oshiriladi, ya'ni apparatning kirish va chiqish joylarida sovutish suvi harorati aniqlanadi. Ushbu ma'lumotlarga asoslanib, qurilma elementlarini ishlab chiqarish uchun materiallar tanlanadi.

Oxir oqibat, shunday deyish mumkin ish maydoni va apparatning kirish va chiqish joyidagi tashuvchilarning harorati issiqlik almashinuvchisi sifatining asosiy o'zaro bog'liq ko'rsatkichlari hisoblanadi. Ularni termal tahlil orqali aniqlagan holda, muhandis issiqlik almashtirgichlarni loyihalash, ta'mirlash, nazorat qilish va texnik xizmat ko'rsatish uchun asosiy echimlarni ishlab chiqish imkoniyatiga ega bo'ladi.

Keyingi maqolada biz maqsad va xususiyatlarni ko'rib chiqamiz, shuning uchun bizning obuna bo'ling elektron pochta xabarnomasi va e'lonni o'tkazib yubormaslik uchun ijtimoiy tarmoqlardagi yangiliklar.

Rossiya Federatsiyasi Ta'lim va fan vazirligi

Irkutsk milliy tadqiqot texnik universiteti

Issiqlik energetikasi kafedrasi

Hisob-kitob va grafik ish

“Issiqlik elektr stansiyalari va sanoat korxonalarining issiqlik va massa uzatish uskunalari” fanidan

Mavzu bo'yicha: "Qo'ng'iroq va trubaning issiqlik tekshiruvini hisoblash va plastinka issiqlik almashinuvchilari»

Variant 15

Tugallangan: talaba gr. PTEb-12-1

Rasputin V.V.

Tekshirildi: Muhandislik kafedrasi dotsenti Kartavskaya V. M.

Irkutsk 2015 yil

KIRISH

Issiqlik almashtirgichning issiqlik yukini hisoblash

Quvurli issiqlik almashtirgichlarni hisoblash va tanlash

Issiqlik uzatish koeffitsienti va isitish yuzasini aniqlashning grafik-analitik usuli

Plastinkali issiqlik almashtirgichni hisoblash va tanlash

Issiqlik almashtirgichlarning qiyosiy tahlili

Quvurli issiqlik almashtirgichlarni, suv va kondensat quvurlarini gidravlik hisoblash, nasoslar va bug 'tutqichlarini tanlash.

XULOSA

FOYDALANILGAN MANBALAR RO'YXATI

KIRISH

Maqolada ikki turdagi qobiq-trubka va plastinka issiqlik almashinuvchilarini hisoblash va tanlash ko'rsatilgan.

Qobiqli va quvurli issiqlik almashtirgichlar - bu quvurlar varaqlari yordamida yig'ilgan va armatura bilan qobiqlar va qopqoqlar bilan chegaralangan quvur to'plamlaridan tayyorlangan qurilmalar. Qurilmadagi trubka va halqasimon bo'shliqlar ajratilgan va bu bo'shliqlarning har biri bo'linmalar yordamida bir nechta o'tish joylariga bo'linishi mumkin. Bo'limlar tezlikni va natijada issiqlik uzatish intensivligini oshirish uchun o'rnatiladi.

Ushbu turdagi issiqlik almashinuvchilari suyuqliklar va gazlar o'rtasida issiqlik almashinuvi uchun mo'ljallangan. Ko'pgina hollarda, bug '(isitish sovutish suyuqligi) halqali bo'shliqqa kiritiladi va qizdirilgan suyuqlik quvurlar orqali oqadi. Annulusdan kondensat korpusning pastki qismida joylashgan fitting orqali bug 'tutqichiga chiqadi.

Yana bir turi - plastinka issiqlik almashinuvchilari. Ularda issiqlik almashinuvi yuzasi nozik shtamplangan gofrirovka qilingan plitalar to'plamidan hosil bo'ladi. Ushbu qurilmalar yig'iladigan, yarim yig'iladigan va yig'ilmaydigan (payvandlangan) bo'lishi mumkin.

plitalarda yig'iladigan issiqlik almashinuvchilari issiqlik tashuvchilari va yivlarning o'tishi uchun burchak teshiklari mavjud bo'lib, ularda maxsus issiqlikka bardoshli kauchukdan yasalgan muhr va komponentli qistirmalari o'rnatiladi.

Plitalar qattiq va harakatlanuvchi plitalar orasiga shunday siqiladiki, ular orasidagi qistirmalari tufayli issiq va sovuq sovutish suvlarining muqobil o'tishi uchun kanallar hosil bo'ladi. Plitalar quvurlarni ulash uchun birlashmalar bilan ta'minlanadi.

Ruxsat etilgan plastinka polga biriktirilgan, plitalar va harakatlanuvchi plastinka maxsus ramkada o'rnatiladi. Berilgan sovutish suvi faqat bitta yo'nalishda harakatlanadigan parallel kanallar tizimini tashkil etuvchi plitalar guruhi paketni tashkil qiladi. Paket asosan ko'p o'tkazgichli qobiq va quvurli issiqlik almashtirgichlarda quvurlar orqali bir martalik o'tish bilan bir xil.

Ishning maqsadi qobiq-trubka va plastinka issiqlik almashinuvchilarining termal va tekshirish hisobini qilishdir.

standart diapazondan qobiq va quvurli issiqlik almashtirgichlar;

standart diapazondan plastinka issiqlik almashtirgichi.

Mashq qilish -qobiq va trubkali issiqlik almashtirgichlarning issiqlik tekshiruvini hisoblashni amalga oshirish.

Dastlabki ma'lumotlar:

Sovutgich:

isitish - quruq to'yingan bug ';

isitiladigan - suv.

Isitish vositasi parametrlari:

bosim P 1= 1,5 MPa;

harorat t 1 ga = t n .

Issiq sovutish suvi parametrlari:

oqim G 2= 80 kg/s;

kirish harorati t 2n = 40° BILAN;

chiqish harorati t 2k = 170° BILAN.

Quvurlarni tartibga solish -vertikal.

1. Issiqlik almashtirgichning issiqlik yukini hisoblash

Termal yuk issiqlik balansi tenglamasidan

,

qobiq va quvur issiqlik almashinuvchisi plastinka isitish

qayerda - isitish sovutish suyuqligi (quruq to'yingan bug '), kVt tomonidan uzatiladigan issiqlik; - isitiladigan sovutish suvi (suv) tomonidan qabul qilingan issiqlik, kVt; h -Atrof-muhitga issiqlik yo'qotilishini hisobga olgan holda issiqlik almashtirgichning samaradorligi.

Issiqlik tashuvchilardan birining agregat holati o'zgarganda issiqlik balansi tenglamasi

,

qayerda , -mos ravishda oqim tezligi, bug'lanish issiqligi va quruq to'yingan bug'ning to'yingan harorati, kg/s, kJ/kg, ° BILAN; - kondensat sovitish harorati, ° BILAN; -isitish suyuqligi kondensatining issiqlik sig'imi, kJ / (kg K); - mos ravishda, o'rtacha haroratda isitiladigan suvning oqim tezligi va o'ziga xos issiqligi, kg / s va kJ / (kg K) ; - mos ravishda isitiladigan suvning boshlang'ich va oxirgi harorati; ° BILAN.

Isitish sovutish suvi bosimiga ko'ra R 1 = 1,5 MPa to'yinganlik harorati t bilan aniqlanadi n = 198,3° S va bug'lanish issiqligi r = 1946,3 kJ/kg.

Kondensat haroratini aniqlash

° BILAN.

Kondensatning termofizik parametrlari at =198,3° Tashqaridan:

zichlik r 1 = 1963,9 kg / m 3;

issiqlik sig'imi = 4,49 kJ/(kg K);

issiqlik o'tkazuvchanligi l 1 = 0,66 Vt/(m K);

m 1=136× 10-6Pa × Bilan;

kinematik yopishqoqlik ν 1 = 1,56× 10-7m 2/bilan;

Prandtl raqami Pr 1=0,92.

Suv haroratini aniqlash

° BILAN.

Suvning termofizik parametrlari = ° Tashqaridan:

zichlik r 2 = 1134,68 kg / m 3;

issiqlik o'tkazuvchanligi l 2 = 0,68 Vt/(m K);

dinamik yopishqoqlik koeffitsienti m 2 = 268× 10-6Pa × Bilan;

kinematik yopishqoqlik ν 2 = 2,8× 10-7m 2/bilan;

Prandtl raqami Pr 2 = 1,7.

Agregat holatini o'zgartirmasdan isitiladigan suv tomonidan qabul qilinadigan issiqlik

Agregat holatining o'zgarishi paytida quruq to'yingan bug 'bilan uzatiladigan issiqlik

MVt.

Isitish vositasining iste'moli

kg/s.

Issiqlik tashuvchilarning harakatlanish sxemasini tanlash va o'rtacha harorat farqini aniqlash

1-rasmda issiqlik almashtirgich yuzasida issiqlik tashuvchilarning haroratining qarshi oqim bilan o'zgarishi grafigi ko'rsatilgan.

1-rasm - teskari oqim bilan issiqlik almashinuvi yuzasida issiqlik tashuvchilarning haroratlarining o'zgarishi grafigi

Issiqlik almashtirgichda isitish sovutgichining yig'ilish holatida o'zgarishlar mavjud, shuning uchun o'rtacha logarifmik harorat farqi formula bo'yicha topiladi.

.

° BILAN,

qayerda ° C- issiqlik almashtirgichning uchlaridagi ikkita issiqlik tashuvchisi orasidagi katta harorat farqi; ° C - issiqlik almashtirgichning uchlaridagi ikkita issiqlik tashuvchisi orasidagi kichikroq harorat farqi.

Biz issiqlik uzatish koeffitsientining taxminiy qiymatini qabul qilamiz

Yoki =2250 Vt/(m 2·TO).

Keyin, asosiy issiqlik uzatish tenglamasidan, taxminiy issiqlik uzatish sirtining maydoni

M 2.

2. Qobiqli quvurli issiqlik almashtirgichlarni hisoblash va tanlash

Quvurlar o'rtasida qobiqli issiqlik almashtirgichda isitish sovutgichi harakatlanadi - kondensatsiyalanuvchi quruq to'yingan bug ', quvurlarda - isitiladigan sovutgich. -suv, kondensatsiyalanuvchi bug'ning issiqlik uzatish koeffitsienti suvnikidan yuqori.

PSVK-220-1.6-1.6 tipidagi vertikal tarmoqli isitgichni tanlaymiz (2-rasm).

Asosiy o'lchamlar va spetsifikatsiyalar issiqlik almashtirgich:

Koson diametri D = 1345 mm.

Devor qalinligi d = 2 mm.

Quvurlarning tashqi diametri d = 24 mm.

Sovutish suyuqligining o'tish soni z = 4.

Quvurlarning umumiy soni n = 1560.

Quvur uzunligi L = 3410 mm.

Issiqlik almashinuvi yuzasi F = 220 m 2.

Vertikal old isitgich tanlangan tarmoq suvi PSVK-220-1,6-1,6 (4-rasm) issiqlik almashinuvi yuzasi F = 220 m. 2.

Belgi issiqlik almashtirgich PSVK-220-1,6-1,6: P -isitgich; BILAN -tarmoq suvi; V -vertikal; TO -qozonxonalar uchun; 220 m 2- issiqlik almashinuvi sirtining maydoni; 1,6 MPa - maksimal ish bosimi quruq to'yingan bug'ni isitish, MPa; 1,6 MPa - tarmoq suvining maksimal ish bosimi.

2-rasm - PSVK-220 tipidagi tarmoq suvining vertikal isitgichi sxemasi: 1 - taqsimlovchi suv kamerasi; 2 - tana; 3 - quvur tizimi; 4 - kichik suv kamerasi; 5 - tananing olinadigan qismi; A, B - tarmoq suvini etkazib berish va tushirish; B - bug 'kirish; G - kondensat drenaji; D - havo aralashmasini olib tashlash; E - quvur tizimidan suvni to'kish; K - differentsial bosim o'lchagichga; L - daraja ko'rsatkichiga

Korpusning pastki gardish ulagichi mavjud bo'lib, u quvur tizimini qazmasdan pastki trubkaga kirish imkonini beradi. Turg'un zonalar va burmalarsiz bug 'harakatining bir o'tish sxemasi qo'llaniladi. Bug 'deflektori qalqoni dizayni va uni mahkamlash yaxshilandi. Bug '-havo aralashmasini doimiy ravishda olib tashlash joriy etildi. Quvur tizimining ramkasi joriy etildi, buning natijasida uning qattiqligi oshirildi. Guruch issiqlik almashinuvi quvurlari uchun parametrlar nominal isitish suvi oqimida va quruq to'yingan bug'ning ko'rsatilgan bosimida berilgan. Quvur materiali - guruch, zanglamas po'latdan, mis-nikel po'latdir.

Issiqlik almashtirgichda bug'ning kino kondensatsiyasi sodir bo'lgani uchun tashqi yuzasi vertikal tartibga solingan quvurlar, biz foydalanamiz quyidagi formula Quruq to'yingan bug'ning devorga kondensatsiyasidan issiqlik uzatish koeffitsienti:

Vt/(m 2TO),

qayerda = 0,66 Vt/(m × K) - issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti to'yingan suyuqlik; = kg/m 3da to'yingan suyuqlikning zichligi ° BILAN; Pa × c - to'yingan suyuqlikning dinamik yopishqoqligi koeffitsienti.

Quvur bo'shlig'i uchun issiqlik uzatish koeffitsientini aniqlaymiz (isitilgan sovutish suvi suvdir).

Issiqlik uzatish koeffitsientini aniqlash uchun quvurlar orqali suv oqimining rejimini aniqlash kerak. Buning uchun Reynolds mezonlarini hisoblaymiz:

,

qaerda d ext = d-2 d = 24-2× 2 \u003d 20 mm \u003d 0,02 m - quvurlarning ichki diametri; n = 1560 - quvurlarning umumiy soni; z = 4 - harakatlar soni; Pa × Bilan -suv yopishqoqligining dinamik koeffitsienti.

= ³ 104- oqim rejimi turbulent, keyin Nusselt mezoni dan

,

Devordan isitiladigan sovutgichga issiqlik uzatish koeffitsienti

Vt/(m 2× TO),

qayerda Vt/(m 2× K) - suvning issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti at ° BILAN.

Suv tezligini aniqlaymiz:

Tekshirish hisob-kitoblarining maqsadi apparatning termal yukini va issiqlik tashuvchilarning yakuniy haroratini aniqlashdir. va ularning xarajatlarini hisobga olgan holda va va dastlabki haroratlar va . Hisob-kitoblar bir xil issiqlik balansi va issiqlik uzatish tenglamalariga asoslanadi, ya'ni.

.

Bunday muammolarni hal qilishda issiqlik uzatish yuzasi ma'lum, issiqlik uzatish koeffitsientini hisoblash mumkin, chunki issiqlik tashuvchilarning fizik xususiyatlari ma'lum.

O'rtasidagi aloqa va Bilan
va
munosabatlari bilan ifodalanadi:

,

.

Ulanish
Bilan
va
issiqlik tashuvchilarning nisbiy harakatining tabiati bilan belgilanadi.

Qarama-qarshi oqim bilan

.

Issiqlik balansini hisobga olgan holda
,

.

Issiqlik uzatish tenglamasiga ko'ra

,

.

Yuqoridagi tenglamalardan foydalanib, noma'lum miqdorlarni topishingiz mumkin
va
:

;

.

Xuddi shunday oldinga oqim uchun:

;

.

Aniqlagan holda
va
, issiqlik balansidan issiqlik yukini hisoblang .

Agar issiqlik tashuvchilarning harorati issiqlik almashinuvi yuzasi bo'ylab ahamiyatsiz o'zgarsa (
) va ularning taqsimoti chiziqli sifatida qabul qilinishi mumkin, siz taxminiy hisoblashdan foydalanishingiz mumkin, olib

Issiqlik balansi tenglamasidan

,

.

Oxirgi ifodalarni hisobga olgan holda

.

Issiqlik uzatish tenglamasiga muvofiq issiqlik yuki

.

Regenerativ issiqlik almashtirgichlarni hisoblash

Qayta tiklanadigan issiqlik almashtirgichlarning ishchi tanasi issiq va sovuq issiqlik tashuvchilar tomonidan navbatma-navbat yuviladigan nozuldir. Ko'krakni isitish davri (davomiyligi ) sovutish davri bilan almashtiriladi (davomiylik ). Jarayon statsionar emas, chunki qadoqlash va issiqlik tashuvchilarning harorati vaqt o'tishi bilan o'zgaradi.

Qayta tiklanadigan issiqlik almashtirgichlarni hisoblash isitish va sovutish davrlaridan iborat bo'lgan tsikl uchun o'rtacha xarakteristikaga asoslanadi. Tsikl davomiyligi

.

Bir tsiklda uzatiladigan issiqlik miqdori

,

qayerda
- isitish va sovutish davrlarida o'rtacha hisoblangan issiqlik uzatish koeffitsienti;
- qadoqlashning isitish davridagi issiq sovutish suvining o'rtacha harorati;
qadoqlashning isitish davridagi sovuq sovutish suvining o'rtacha harorati;
nozulning sirt maydonidir.

Isitish davrida ko'krakka o'tkaziladigan issiqlik miqdori,

,

qayerda va issiqlik uzatish koeffitsienti va devor harorati o'rash isitish davrida o'rtacha hisoblanadi.

Sovutish davrida nozul tomonidan chiqarilgan issiqlik miqdori,

,

qayerda va issiqlik uzatish koeffitsienti va devor harorati qadoqlash sovutish davrida o'rtacha hisoblanadi.

Barqaror jarayon bilan

.

Demak,

Ushbu tengliklardan oddiy o'zgarishlar natijasida biz quyidagilarni olamiz:

.

Issiqlik uzatish koeffitsientini hisoblashdan keyin
issiqlik almashtirgichning issiqlik yukini aniqlang , yoki nozulning sirt maydoni
.

Buning uchun regenerator
, ideal deb ataladi. Uning uchun

.

Agar, bundan tashqari,
, keyin

.

Bunday holda, rekuperativ issiqlik almashinuvchilari uchun ishlatiladigan tenglamalar hisob-kitoblar uchun mos keladi.

Aralash issiqlik almashinuvchilarini hisoblash

Aralashtirish qurilmalarida issiqlik uzatish to'g'ridan-to'g'ri aloqa qilish va issiqlik tashuvchilarni aralashtirish orqali amalga oshiriladi. Bunday issiqlik almashtirgichning odatiy namunasi barometrik kondensatordir (8.3-bo'limga qarang).

Barometrik kondensatorni hisoblashda sovutish suvining oqim tezligi aniqlanadi
, tana o'lchamlari va javonlar soni, barometrik trubaning o'lchamlari va vakuum pompasi tomonidan pompalanadigan havo miqdori.

Chiqib ketgan havodan issiqlikni e'tiborsiz qoldirish, suv oqimi
miqdorda bug'ning to'liq kondensatsiyasi uchun
issiqlik balansidan aniqlanadi

,

qayerda bug'ning entalpiyasidir;
va
- suvning dastlabki va oxirgi harorati.

Kondensator korpusining diametri kondansatordagi ish bosimidagi bug'ning ma'lum hajmi va korpusning bo'sh qismidagi bug' tezligi 18-22 m/s ga teng bo'lib aniqlanadi. Kondensator korpusidagi quvurlar kesimi quyidagi tezliklarga qarab hisoblanadi: kondensatorga kiradigan bug 'uchun - 40 ÷ 50 m/s; havo uchun - 12 ÷ 15 m / s; sovutish suvi uchun - 1,0 ÷ 1,2 m / s; barometrik suv uchun - 0,3 ÷ 0,5 m / s. Strukturaviy masofa javonlar o'rtasida bir xil olinadi:

,

qayerda
- kondensator korpusining diametri.

Kondensatordan chiqadigan barometrik suvning oxirgi harorati to'yinganlik haroratidan 3-4 ° C pastroq deb hisoblanadi.

Kerakli javonlar soni kondensatorni formula bo'yicha hisoblash mumkin

,

qayerda to'yingan bug'ning harorati;
- birinchi rafdan chiqishdagi suv harorati.

Harorat
nisbatdan hisoblash mumkin

,

qayerda
yassi jetning ekvivalent diametri; va – reaktiv kengligi va qalinligi;
reaktiv tezligi,
;- barometrik suv iste'moli.

Barometrik trubaning balandligi
(barometrik idishdagi suv sathidan korpusdagi bug 'naychasigacha):

.

Bu yerda
- kondensatorda kam uchraydigan holat, kPa; 102 - kPadagi bosim, 760 mm Hg ga to'g'ri keladi. Art.;
- barometrik trubadagi suv va kondensat tezligi (0,3 ÷ 0,5 m/s ga teng);
- quvurga suv kirishida va undan chiqishda qarshilik koeffitsientlarining yig'indisi (qabul qilingan).
);- ishqalanish qarshiligi koeffitsienti (
);- barometrik trubaning ichki diametri.

Oxirgi tenglamada birinchi komponent - atmosfera bosimini muvozanatlash uchun zarur bo'lgan quvurdagi suv ustunining balandligi, ikkinchi komponent - barometrik trubkadagi qarshilikni engib o'tish va suvga tezlikni berish uchun zarur bo'lgan bosim.
. 0,5 m balandlik qo'shiladi, shunda vakuum ko'tarilganda, suv kondensatorning bug 'naychasini to'ldirib yubormaydi va unga ulashgan apparatga kirmaydi.

Barometrik quvur diametri bug 'kondensat aralashmasining oqim tezligi uchun tenglamadan topiladi
va suv
u bo'ylab harakatlanish,

(barometrik trubadagi suvning zichligi).

Havo miqdorini aniqlash uchun , kondensatordan vakuum pompasi orqali chiqariladi, empirik formuladan foydalaning

chiqindi havo hajmi

,

qayerda havo uchun gaz konstantasi,
J/(kg K); - havo harorati; havoning qisman bosimi,
(- kondensatordagi umumiy bosim haroratdagi to'yinganlik bosimiga teng qisman bug 'bosimi ).