Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника в котором вода нагревается горячими

Для решения задачи используем уравнение теплового баланса.
KF∆Tсл=MCвt2"-t2' (1)
где K – коэффициент теплопередачи, Вт/(м2·К);
F - поверхность теплообмена, м2;
ΔТс.л - среднелогарифмический температурный напор в теплообменнике, К;
Cв - средняя теплоемкость воды в интервале температур t”2 – t’2;
t”2 – температура горячей воды, ℃;
t’2 – температура холодной воды, ℃.

Выражая F из уравнения (1) получим по соотношение:
F=M∙Cвt2"-t2'К∙∆Тсл (2)
При изменении температуры воды в небольших пределах можно не учитывать ее зависимость от температуры, и использовать значение
Cв=4200 Дж/(кг∙К)
Средний логарифмический температурный напор можно вычислить по формуле:
∆Tсл=∆tвх-∆tвыхln∆tвх∆tвsх (3)

Средний логарифмический температурный напор в теплообменнике зависит от схемы движения теплоносителей. Рассмотрим каждую из схем в отдельности.
а) Прямоточная схема теплообмена.
Изображаем график изменения температур теплоносителей.

Рис. 4.1. График изменения температур теплоносителей при прямоточной схеме теплообмена. Индекс 1 отнесен к горячим газам, индекс 2 к воде.
Разность температур между теплоносителями на входе:
∆tвх = t’1 – t’2 = 300 – 10 = 290 ˚C
Разность температур между теплоносителями на выходе:
∆tвых = t"1 – t"2 = 150 – 80 = 70 ˚C
Средний логарифмический напор по (3):
ΔТс.л = 290 – 70 = 154,8 ˚C

ℓn 290



7

Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника, в котором вода нагревается горячими газами. Расчет произвести для прямоточной и противоточной схем. Привести график изменения температур для обеих схем движения. Значения температур газа t1', t1'', воды t2' и t2'', расхода воды М и коэффициента теплопередачи K.
Исходные данные:
Вариант t'1, ˚C t”1, ˚C t'2, ˚C t”2, ˚C М, кг/с К, Вт/(м2·К)
90 300 150 10 80 0,5 48