Автоматизация технологических процессов и производств. Часть первая. Конспект лекций. Кузьменко Н.В. - 38 стр.

5.2.     Регулирование поверхностных теплообменников.
        Регулирование поверхностных теплообмен-                             Tr 1               Tr 2
ников заключается в поддержании постоянства темпе-                                     q
ратуры одного из теплоносителей на выходе из тепло-                         Tx 2                   T x1
обменника, например, Tx2.
                                                                    Рис. 5.9. Структурная схема по-
        Температура Tx2 зависит от скорости передачи                верхностного противотокового теп-
                                                                    лообменника.
тепла или теплового потока q через стенку; в свою
очередь эта температура определяется движущей силой процесса или средним температурным
напором ΔTср. Величина ΔTср представляет собой логарифмическую разность температур
                            (Tr1 − Tx 2 ) − (Tr 2 − Tx1 )
                   ΔTср =                                                                  (5.4)
                                      T − Tx 2
                                  ln r1
                                      Tr 2 − Tx1
        Величина ΔTср зависит от значений температур                  T
                                                                     Tr 1
теплоносителей на входе и выходе теплообменника и,
в частности, от температуры Tx2. С возрастанием Tx2
                                                                                                          Tr 2
движущая сила процесса уменьшается и наоборот. Это
                                                                     Tx 2
свидетельствует о том, что поверхностные теплооб-
                                                                                                          T x1
менники обладают свойством самовыравнивания.
                                                                                                      l
                       ⎛ T − Tх 2 ⎞
        Если отношение ⎜⎜ г1        ⎟⎟ < 4 , то движущую            Рис. 5.10. График изменения темпе-
                         T
                        ⎝ г2 − T х1 ⎠                               ратуры теплоносителей.
силу процесса при инженерных расчётах можно определить по среднеарифметической разно-
сти температур:
                            (Tr1 − Tx 2 ) − (Tr 2 − Tx1 )
                   ΔTср =                                                                  (5.5)
                                          2
        Погрешность такой замены не превышает 10 %.
        Основное уравнение теплообменника q = KAΔTср в этом случае примет вид

                             (Tr1 − Tx 2 ) − (Tr 2 − Tx1 )
                   q = KA                                  ,                               (5.6)
                                           2
где K – коэффициент теплопередачи стенки; A – поверхность теплообменника.
        Установим зависимость между температурой холодного теплоносителя на выходе Tx2 и
массовыми выходами теплоносителей и в случае, когда обменивающиеся теплом жидкости не
изменяют своего агрегатного состояния.

        Тепловой поток q через стенку выразим двумя следующими балансовыми уравнения-
ми:
                   q = c г Fмг (Tr1 − Tr 2 ) ;                                             (5.7)

                   q = c х Fмх (Tx1 − Tx 2 ) ,                                             (5.8)
где cг и cх – удельные теплоёмкости теплоносителей, Fмг и Fмх – их массовые расходы.

                                                               38