Определить поверхность нагрева стального рекуперативного воздушного теплообменника

1. Определим коэффициент теплопередачи К. Принимаем коэффициент теплопроводности стальной стенки (Сталь 45) равным: λст = 48 Вт/ (м·К)
1K=1α1+δстλст+1α2=15000+0,00348+

1 = 0,0136 м2·К /Вт

75



Коэффициент теплопередачи от воздуха к воде
К = 1 = 73,6 Вт

0,0136

м2·К
2. Для решения задачи воспользуемся уравнением теплового баланса теплообменника.
К·F·ΔТс.л = Vн∙Cв∙(t”2 – t’2)
В этой формуле: F − поверхность теплообмена.
Cв = 1300 Дж/( м3·К) - объемная изобарная теплоемкость воздуха при нормальных условиях.
ΔТс.л − среднелогарифмический температурный напор в теплообменнике.
Среднелогарифмический температурный напор в теплообменнике зависит от схемы движения теплоносителей.
3. Прямоточная схема теплообмена. Изображаем график изменения температур теплоносителей.
t 6858004127500
6858004191000331470041910006858004191000t’1
Газы
68580014859000t”1
6858001409700068580014097000
t”2
Вода
6858007302500t’2
68580012636500Х
Рис. 5.1. График изменения температур теплоносителей при прямоточной схеме теплообмена.
Максимальная разность температур между теплоносителями:
Tmax = t’1 – t’2 = 500 – 10 = 490 ˚C
Минимальная разность температур между теплоносителями:
Tmin = t"1 – t"2 = 250 – 90 = 160 ˚C
Средний логарифмический напор:
ΔТс.л = Tmax – Tmi

Определить поверхность нагрева стального рекуперативного воздушного теплообменника (толщина стенок δст= 3 мм) при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей, если объемный расход воздуха при нормальных условиях Vн, средний коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности нагрева α1, от поверхности нагрева к воде α2= 5000 Вт/(м2 К), начальные и конечные температуры воздуха и воды равны соответственно t t1' , t1'' , t2' и t2'' . Определить также расход воды G через теплообменник. Изобразить график изменения температур теплоносителей для обеих схем при различных соотношениях их условных эквивалентов.
Указание: При решении задачи можно условно считать стенку плоской.
Исходные данные:
Вариант Vн·10-3, м3/ч α1, Вт/(м2·К) t'1, ˚C t”1, ˚C t'2, ˚C t”2, ˚C δcт, мм
02 25 75 500 250 10 90 3