Определение КПД и потерь теплообменного аппарата

В реальном теплообменном аппарате количество тепла, отданное горячим теплоносителем Q_г, должно равняться количеству тепла Q_х, полученному холодным теплоносителем, за минусом тепловых потерь через внешнюю оболочку теплообменного аппарата:

(4.1)

где M = G1·ρ– массовый расход теплоносителя, зависящий от плотности при соответствующем среднем значении температуры (см. табл. 4.2); с – удельная теплоемкость воды, определяемая по таблице 4.3; t_1н, t_2н, – начальная (на входе) температура греющего и нагреваемого теплоносителя, соответственно; t_1к, t_2к, – конечная (на выходе) температура греющего и нагреваемого теплоносителя, соответственно.

КПД теплообменного аппарата определяется по следующей формуле:

(4.2)

Теплопотери через внешнюю оболочку теплообменного аппарата:

(4.3)

Откуда может быть определен коэффициент теплопередачи наружной поверхности теплообменного аппарата:

(4.4)

где F – площадь поверхности теплообмена, рассчитываемая по измеренным габаритам теплообменного аппарата, м²; Δt – разница температур между температурой наружной среды и средней температурой греющего теплоносителя.

Сопротивление теплопередачи определяется как:

(4.5)

Расчет термического сопротивления теплоизоляционного слоя

Термическое сопротивление , м ·°С/Вт, однородного слоя многослойной конструкции, а также однослойной конструкции следует определять по формуле:

, (4.6)

где – толщина слоя, м; – расчетный коэффициент теплопроводности материала слоя, Вт/(м·°С), принимаемый согласно таблицы 4.1.

Термическое сопротивление конструкции , м ·°С/Вт, с последовательно расположенными однородными слоями (с учетом слоя утеплителя) следует определять как сумму термических сопротивлений отдельных слоев

, (4.7)

где , ,…, - термические сопротивления отдельных слоев ограждающей конструкции, м ·°С/Вт, определяемые по формуле (4.5);

Сопротивление теплопередаче с учетом утепляющего слоя , м ·°С/Вт, многослойной конструкции с однородными слоями следует определять по формуле:

, (4.8)

где , – коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций, принимаемый для сообщения сред «сталь-воздух» равным 340 Вт/(м ·°С); , – коэффициент теплоотдачи наружной части поверхности теплообмена, принимаемый для сообщения сред «сталь-воздух» равный 7,9 Вт/(м ·°С).

Далее определяется коэффициент теплопередачи с учетом утепляющего слоя:

(4.9)

Справочные данные

Таблица 4.2 – Зависимость плотности воды от температуры

Таблица 4.3 – Зависимость теплоемкости воды от температуры

Содержание отчета

Отчет должен содержать следующие данные:

– Титульный лист.

– Задание к лабораторной работе.

– Исходные данные для расчета для полученного варианта.

– Основные расчетные формулы.

– Результаты расчета мощности потерь с учетом утепляющего слоя.

– График зависимости ΔQ = f(δ).

– Заключение об эффективности увеличения толщины утеплителя.