Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 118 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

значения t
c1
и t
c2
во втором приближении. Если предыдущие и последующие
приближения температур
t
c1
и t
c2
совпадают с заданной точностью, то
рассчитывают
F, если же такого совпадения нет, то расчеты повторяют до
тех пор, пока не достигнут требуемого совпадения. Практика показала, что
такой процесс итераций достаточно быстро сходится. Изложенный здесь
алгоритм наглядно представлен схемой, показанной на рис. 2.73.
В отдельных случаях (при ламинарном течении в трубах, при
конденсации на вертикальных поверхностях, при свободной конвекции на
вертикальных поверхностях и др.) в критериальные уравнения, а
следовательно и в функции
f
1
и f
2
, входит длина L (или высота Н) всей
поверхности теплообмена, определить которую можно лишь зная F. Тогда
при расчете сначала задаются и величиной
L в первом приближении, а затем
уточняют ее, организуя второй, внешний круг итераций (на рис. 2.73 он
показан штрих-пунктиром).
При повышенных требованиях к точности, особенно когда температуры
теплоносителей изменяются значительно и это приводит к заметному
изменению истинных значений коэффициентов теплоотдачи
k, проводят
поинтервальный расчет, разделяя условно всю поверхность теплообмена F
на несколько частей и рассчитывая каждую такую часть отдельно.
Для интенсификации теплоотдачи в теплообменниках выгодно
увеличивать скорости
w движения теплоносителей. Однако при этом
значительно увеличивается гидравлическое сопротивление и затраты
энергии на прокачивание теплоносителей. Поэтому естественно возникает
задача создания наиболее эффективного, оптимального аппарата. Для оценки
эффективности теплообменников и сопоставления их между собой
используют критерий энергетической эффективности
R
эн
= Q / N ,
где Q – передаваемый тепловой поток; N – мощность, затрачиваемая на
прокачивание теплоносителей. Более универсальным является, конечно же,
критерий экономической эффективности, в качестве которого обычно
выступают приведенные затраты
R
эк
= К/Т + Э .
Здесь К – капитальные затраты в рублях, включающие стоимость теплообменника и работ по его
монтажу, наладке и пуску в эксплуатацию;
Т – нормируемый период окупаемости в годах; Э –
эксплуатационные расходы в р./год, включающие оплату энергии, необходимой для прокачивания
теплоносителей, расходы на обслуживание и текущий ремонт и т.п.
На рис. 2.74 показано, как изменяются слагаемые
R
эк
при увеличении скорости w одного из
теплоносителей. При увеличении
w увеличивается коэффициент теплопередачи k, растет q и
уменьшается величина
F, а следовательно, уменьшаются и капитальные затраты К. Для
теплообменников одного типа величина
Т обычно принимается одинаковой. Значит, первое слагаемое с
увеличением
w уменьшается. Эксплуатационные же расходы с ростом w увеличиваются. В результате
величина
R
ЭК
с ростом w изменяется неоднозначно при некоторой скорости, ее называют оптимальной,
будет иметь минимум. В общем случае можно говорить об оптимальных скоростях обоих
теплоносителей, а так же об оптимальных значениях и других характеристик аппарата, включая и конструктивные
особенности. При расчетах оптимального теплообменника приходится выполнять большое число однотипных тепловых и
экономических расчетов для сравниваемых вариантов, что немыслимо без применения для этих целей современных ЭВМ.
Расчеты на ЭВМ позволяют в этом случае повысить качество проектирования, ускорить его, реализовать уточненные
расчетные методики. Недаром еще в 1958 г. в США более половины проектируемых теплообменников уже рассчитывались
на ЭВМ!
2.3.15 Пути и способы интенсификации процессов теплопередачи
Деятельность – единственный путь к знанию
Б. Шоу
стественное стремление к повышению эффективности производственных процессов требует хорошо представлять
направления и способы влияния на интенсивность теплоотдачи и теплопередачи, поскольку именно это часто и
определяет экономичность и производительность технологического оборудования. Из основного уравнения
теплопередачи
Q = k∆t
ср
F
видно, что для увеличения передаваемого теплового потока при прочих неизменных условиях следует увеличивать величину
k. Для плоской стенки (самый типичный случай) величину k рассчитывают по формуле
21
11
1
α+λδ+α
=
///
k
,
L не задавали
Не совпадают
Не совпадают
Совпадают
Совпадают
Расчет F, L
Н
ачало
Задание L в первом
приближении
Расчет чисел подобия
K
1
, K
2
, …, K′
1
, K′
2
, … .
Расчет
1
α
и
2
α
Расчет
k
и q
Расчет t
c1
и t
c2
в
последующем
приближении
Сопоставление
предыдущих и последующих
приближений
t
c1
и t
c2
Сопостав-
л
ение L
К
онец
Рис. 2.73 Схема алгоритма теплового
расчета теплообменника
R
эк
R
эк
w
w
оп
Э
K
/
T
Рис 2.74 Определение
оптимальной скорости
теплоносителя
Е

Страницы