Сущность расчета любого ТОА - совместное решение уравнений теплового баланса и теплопередачи.
1) Уравнения теплового баланса.
Тепловой поток Q1, отраженный в теплообменнике горячим теплоносителем при его охлаждении от температуры t1' до t1" равен:
Q1=m1×(Cp1'×t1'-Cp1"×t1"), кДж
где индекс 1 относится к горячему теплоносителю;
m - массовый расход теплоносителя, кг/с;
Cp' и Cp" - теплоемкости соответственно на входе и выходе ТОА, кДж\(кг× град);
t' и t" - температура теплоносителя соответственно на входе и выходе ТОА, °C.
Из-за потерь (до 10%) второму теплоносителю передается не вся теплота Q1, а часть ее Q2=h×Q1 (h - КПД теплообменника)
Тогда уравнение теплового баланса будет иметь вид:
Q2=h×Q1 или
,
2) Уравнение теплопередачи.
В простейших случаях, когда поверхность теплообмена можно считать плоской (тонкие стенки трубок рекуперативных ТОА практически всегда считают плоскими), можно записать уравнение теплопередачи:
,
где к - коэффициент теплопередачи через поверхность;
- среднее по поверхности значение температурного напора (t1-t2). Изменения температурного напора показаны на рисунке ниже.
 |
Рисунок 10.4 - Изменение температур горячего и холодного теплоносителей по длине рекуперативного ТОА
Пользоваться среднеарифметическим значением Dtcp=0,5×(Dtб+Dtм) можно только при Dtб/Dtм <=1,4, когда ошибка составляет не более 4%; что допустимо для технических расчетов.
Во всех остальных случаях следует пользоваться среднелогарифмическим температурным напором:
,
Эта формула справедлива для любых схем движения теплоносителей.
Следует заметить, что среднелогарифмический напор всегда меньше среднеарифметического: Dt<Dtcp.
