Основы моделирования химико-технологических систем. Пахомов А.Н - 24 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

жидкость различают следующие модели теплообменников:
1. Теплообменник газ-газ или жидкость-жидкость без фазовых переходов (нагреватели и холодильники).
2. Теплообменник газ-газ или жидкость-жидкость с фазовым переходом (для системы газ-газ он называется конденса-
тор, а для системы жидкость-жидкость – испаритель, также существует более сложный вариант, когда тепло от конденси-
рующегося газа используется для испарения жидкости).
Кроме того, так как на процесс расчёта теплообменника оказывает влияние его конструкция, то для каждого указанного
выше типа теплообменников различают следующие модели:
1. Противоточный («холодный» и «горячий» агенты идут навстречу друг другу, т.е. противотоком).
2. Прямоточный («холодный» и «горячий» агенты идут параллельно, т.е. прямотоком).
3. Перекрёстноточный (промежуточный вариант между указанными выше).
4. Одноходовой или многоходовой теплообменники (в многоходовых теплообменниках часть труб работает в режиме
противотока, а часть – в режиме прямотока, или в многоходовом перекрёстноточном теплообменнике жидкость или газ по
трубам может двигаться по ходу или против хода потока в межтрубном пространстве).
5. Варианты, когда один из агентов (или оба агента) движется за счёт естественной конвекции, которые, по интенсив-
ности перемешивания потока за счёт естественной конвекции, в свою очередь делятся на горизонтальные и вертикальные.
6. Теплообменники смешения («холодный» и «горячий» агенты непосредственно контактируют друг с другом, напри-
мер в аппарате с насадкой).
И, наконец, теплообменники, различающиеся по режиму работы на периодические и непрерывные.
Следует отметить, что согласно исходной задачи для модуля ХТС требуется рассчитать параметры выходных потоков
при известных параметрах входных потоков и параметров элемента ХТС (в случае теплообменника, при известной площади
теплообмена и коэффициента теплопередачи), что соответствует проверочному расчёту теплообменника. Однако иногда
возникает необходимость рассчитать размеры теплообменника, входящего в ХТС. В таком случае необходимо использовать
проектный расчёт теплообменника.
В качестве примера рассмотрим проверочный расчёт теплообменника-подогревателя для системы газ-газ, жидкость-
жидкость или газ-жидкость с учётом следующих допущений:
1. Одноходовой кожухотрубный теплообменник в стационарном режиме.
2. Теплопередача не сопровождается изменением агрегатного состояния.
3. Коэффициенты теплоотдачи для «холодного» и «горячего» потоков рассчитывается при начальных температурах
теплоносителей.
4. Схема движения потоков – противоточная.
5. Потери теплоты отсутствуют.
Схема теплообменника представлена на рис. 9.3.
Рис. 9.3. Схема теплообменника
В соответствии с исходной задачей, для входного «горячего» потока известны расход
г
н
G
, температура
г
н
T
, состав
г
н
Х
и теплота
г
н
Q , для входного «холодного» потока – расход
х
н
G , температура
х
н
T , состав
х
н
Х и теплота
х
н
Q . Кроме парамет-
ров потока, для теплообменника известны коэффициенты теплоотдачи для «холодного» и «горячего» потоков αх и αг, и
площадь теплопередачи F.
В связи с тем, что фазового перехода не происходит, материальный баланс теплообменника запишется равенствами рас-
ходов и составов выходных потоков входным:
г
н
г
к
х
н
х
к
, GGGG == , (9.14)
г
н
г
к
х
н
х
к
, ХХХХ == .
В соответствии с тепловым балансом
х
н
х
к
г
к
г
нтп
QQQQQ −=−=
(9.15)
или
сртптп
tFKQ ∆
=
, (9.16)
где, коэффициент теплопередачи
ст
ст
гх
тп
11
1
λ
δ
+α+α
=K
, (9.17)
где, δст и λст – толщина и теплопроводность стенки.
Движущая сила теплопередачи
Рис. 9.4

Страницы