Обобщенное уравнение теплового баланса в формулировке Н.И.Белоконя
Наиболее общими уравнениями теплопередачи при переменных температурах, действительными для любой схемы теплообмена, являются уравнения, предложенные Н.И. Белоконем. Эти уравнения позволяют проводить как расчеты I рода, так и расчеты II рода на основе стабильной характеристики схемы теплообмена – индекса противоточности Р. Количество передаваемой теплоты в единицу времени может быть определено или из уравнения теплового баланса (в расчетах I рода), или из уравнения Н.И. Белоконя (в расчетах II рода) (2.10) где – средняя разность температур для любой схемы теплообмена, (2.11.) – приведенный эквивалент обоих потоков (2.12) – характеристическая разность температур
, – наибольшая ( ) и наименьшая ( ) разности температур процесса теплопередачи, (2.13) (2.14) – средняя арифметическая разность температур процесса теплопередачи, независящая от схем теплообмена, (2.15) – коэффициент, характеризующий соотношение средних – логарифмической и геометрической, Потери от наружного охлаждения теплообменного аппарата могут быть учтены путем соответствующего изменения величины , передающего теплоту в окружающую среду ; (2.16) или ; (2.17) Индекс противоточности Р является основной характеристикой схемы теплообмена при переменных температурах. Физическое содержание индекса противоточности можно уяснить из анализа схемы теплообмена теплообменного аппарата с U-образными трубками (рис. 1); причем любой теплообменный аппарат по конечному эффекту можно заменить теплообменным аппаратом с U-образными трубками. Рис. 2.2. Схема элемента теплообменного аппарата с U-образными трубками Индекс противоточности в этом случае можно представить как отношение комплекса kH противоточной части к общему значению комплекса kH всего теплообменного аппарата (2.18) Тогда легко можно получить значения индекса противоточности для важнейших простейших схем теплообмена – противотока Р=1 и прямотока Р=0. Значения индекса противоточности для наиболее распространенных схем теплообмена приводятся в Для сложных симметричных схем теплообменных аппаратов, состоящих из участков противоточного, прямоточного и пере-крестноточного токов, индекс противоточности достаточно точно может быть подсчитан по принципу аддитивности , где – значения индекса противоточности и комплекса i-го участка сложной схемы теплообмена; kH –неразделимый комплекс всего теплообменного аппарата. Для экспериментального определения индекса противоточности может быть использовано уравнение связи его с относительной величиной средней разности температур (2.19) где – средняя разность температур процесса теплопередачи, отнесенная к разности начальных температур; ; – отношения перепадов температур нагревающего и нагреваемого теплоносителей к разности начальных температур. Выбор схемы теплообменного аппарата можно осуществить исходя из следующих соображений. Чем меньше значение средней разности температур, тем больше величина комплекса (kH)для теплообменного аппарата. В пределе, когда средняя разность температур приближается к нулю, потребуется бесконечно большой комплекс (kH) теплообменного аппарата ( ). Таблица2.2. Значения индекса противоточности для наиболее распространенных схем теплообмена (в таблице произведена замена обозначений согласно первоисточнику –F площадь поверхности теплопередачи
Средняя разность температур может быть равна нулю, если . Подставляя в (2.13, 2.14) значения из (2.15) и - характеристическую разность температур, получим минимальный индекс противоточности: (2.20) Таким образом, при минимальном значении индекса противоточности и значениях его меньше минимального не может быть реализован заданный температурный режим. Следовательно, основным условием получения заданных температур теплоносителей при выборе схемы теплообменного аппарата является превышение ее индекса противоточности Р над минимальным его значением , т.е. .Чем больше разность и , тем эффективнее схема теплообмена. Расчетное уравнение (2.10) можно несколько упростить, исключив из него гиперболический котангенс. Функция четная и может быть разложена в ряд
Соответственно может быть переписано уравнение (2.10) (2.21) Причем ; Значение коэффициента в формуле (2.21)
В связи со стабильностью значений в технических расчетах можно принять .
Популярное: Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (2310)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |