Основные температурные схемы и уравнения теплового баланса.

Теплообмен может происходить как без изменения так и с изменением фазового состояния носителя.

Рассмотрим 4 часто встречающихся в промышленности температурные схемы.

1)

Q₁- количество тепла, отдаваемое теплоносителем

Q₂- количество тепла принимаемое холодным теплоносителем

Н-начало

К- конец

Q_пот- потери тепла в окружающую среду

Составим уравнение теплового баланса:

Где G₁ и G₂ – массовые расходы теплоносителей.

С₁ и С₂- удельные массовые теплоемкости носителей.

2)

r_2- удельная массовая теплота испарения (парообразования)-количествоо вещества необходимое для испарения 1 кг жидкого вещества.

3)

 

r₁- удельная массовая теплота конденсации пара- количество теплоты, которое выделяется при конденсации 1 кг сухого насыщенного пара.

[r_i]=[кДж/кг]

Х-степень сухости пара.

4)

 

50. Теплопередача через многослойную плоскую стенку. Уравнение теплопереноса.

Пусть тепло передается от конденсирующего пара через многослойную плоскую стенку

t₁ – температура конденсации пара

Q-удельный тепловой поток

K-коэффициент теплопередачи

-средний температурный напор теплоносителей, т.е. средняя движущая сила теплопередачи.

-толщина слоя стенки

-коэффициент теплопроводности материала i-того слоя

Коэффициент теплопередачи- количество тепла, которое переносится от горячего теплоносителя к холодному за 1с через 1м² поверхности теплопередачи, при средней разности температур теплоносителей в 1 К.

-количество теплоотдачи теплоносителем-количество тепла,отданного поверхностью стенки за 1с в среде (или в обратном направлении) при средней разности температур поверхности стенки и среды в 1 К.

[К]=[ ]=[Вт/м²К]

-количества теплоты, которое переносится через 1м² изотермической поверхности по нормали к ней за 1 с при изменении температуры на 1 К на1м длина нормали к изотермической поверхности, т.е. при единичном градиенте температур.

Градиент температуры- прирост температуры на 1м длины нормали к изотермической поверхности. Он показывает направление и максимальную скорость температуры в пространстве.

В этом случае тепловой поток можно определить по соотношению:

Q=K*F*(t₁-t₂)

F- поверхность теплопередачи

- основное уравнение теплопередачи

Тепловой поток пропорционален поверхности теплопередачи А и среднему температурному напору.

- уравнение аддиптивности термических сопротивлений

Интенсифицировать теплообмен можно увеличением ∆t_ср(например увеличением давления греющего пара), заменой прямотока на противоток, повышением степени турбулентности потоков теплоносителей), барботажем, подбором конструкции аппаратов с большим .