ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
кДж/кг;2226,5)22308,2202(1273,02230
)22308,2202(
143,0198,0
143,015,0
2230
=−⋅+=
=−⋅
−
−
+=r
t
н
= 110 + 0,1273 ⋅ (120 – 110) = 111,3
о
С.
Далее по формуле (11) рассчитываем
Q = 1,28 ⋅ 2226,5 ⋅ 10
3
= 2849,9 ⋅ 10
3
Вт.
Если пренебрегать тепловыми потерями в окружающую среду, то этот же тепловой поток воспринимается
и охлаждающей водой, и для нее можно записать
Q = М
2
с
р2
(t
22
– t
21
), (13)
где М
2
– массовый расход воды; с
р2
– удельная теплоемкость воды; t
22
и t
21
– температуры воды на входе и выходе из тепло-
обменника.
Расход воды М
2
находим по уравнению неразрывности [2]:
М
2
= w
2
f
2
ρ
2
,
где f
2
– общая площадь поперечного сечения для потока воды; ρ
2
– плотность воды при ее средней температуре t
2ср
= (t
22
+
t
21
) / 2.
Чтобы по таблице свойств воды [4, с. 264, табл. 11] найти ее плотность и теплоемкость, зададимся в первом прибли-
жении температурой t
22
, приняв t
22
= 52
о
С. Тогда
t
2ср
= (t
22
+ t
21
) / 2 = (52 + 18) / 2 = 35
о
С.
Линейным интерполированием находим
ρ
2
= 993,9 кг/м
3
, с
р2
= 4,174 кДж/кг.
Рассчитываем величину f
2
, учитывая, что внутренний диаметр трубки меньше наружного диаметра на две толщины
(d
вн
= d
нар
– 2δ = 19 – 2 ⋅ 1 = = 17 мм):
2
2
2
2
10065,291
4
017,01416,3
4
вн
−
⋅=⋅
⋅
=
π
= Z
d
f м
2
.
Тогда расход охлаждающей воды будет
М
2
= w
2
f
2
ρ
2
= 1,6 ⋅ 2,065 ⋅ 10
–2
⋅ 993,9 = 32,8 кг/с.
Из уравнения (13) получаем формулу для t
22
и рассчитываем эту величину:
8,3818
41748,32
109,2849
3
21
2
2
22
=+
⋅
⋅
=+= t
cМ
Q
t
р
°С.
Отметим, что хотя величина t
22
получилась и не очень близкой к принятой в первом приближении, дальнейших уточ-
нений ее не требуется, поскольку значения с
р2
и ρ
2
при изменении температуры изменяются весьма незначительно. Дейст-
вительно, во втором приближении t
2ср
= (t
22
+ t
21
) / 2 = = (38,8 + 18) / 2 = 28,4 °С, а при этой температуре ρ
2
= 996,1 (найдено
интерполированием) и это значение менее чем на 0,2 % отличается от полученного при первом приближении. Так что для
дальнейших расчетов принимаем t
22
= 38,8 °С, t
2ср
= 28,4 °С.
Определяем средний температурный напор ∆t
ср
, изобразив условную схему движения теплоносителей (рис. 6) и опре-
делив значения напоров на входе и выходе из аппарата. Обычно ∆t
ср
определяется как среднелогарифмический напор:
м
б
мб
ср
ln
t
t
tt
t
∆
∆
∆−∆
=∆
,
но у нас ∆t
б
/ ∆t
м
= 93,3 / 72,5 = 1,29, что меньше 2, и, следовательно, можно рассчитывать среднеарифметический напор:
∆t
ср
= (∆t
б
+ ∆t
м
) / 2 = (93,3 + 72,5) / 2 = 82,9 °С.
Чтобы убедиться в этом, рассчитаем все же и среднелогарифмический температурный напор:
46,82
5,72
3,93
ln
5,723,93
ср
=
−
=∆t °С,
что практически совпадает с предыдущим результатом.
∆
t
м
= 111,3 – 38,8 = 72,5 °С
t
11
= t
н
= 111,3 °С
t
12
= t
н
= 111,3 °С
t
21
= 18 °С
t
22
= 38,8 °С
∆t
б
= 111,3 – 18 = 93,3 °С
Рис. 6. Схема движения теплоносителей
