Теплотехника ЮУрГАУ 2017 Задача 3 Расчет ТОА Вариант 1

Рекуперативный теплообменный аппарат типа «Труба в трубе»
Греющий теплоноситель — дымовые газы, которые движутся в межтрубном пространстве.
Нагреваемый теплоноситель — вода, которая движется по внутренней трубе. Теплообменник выполнен из металлических труб.
Параметры:
 tʹ1 — начальная температура греющего теплоносителя, ºС;
 tʹ2 — конечная температура греющего теплоносителя, ºС;
 tʺ1 — начальная температура нагреваемого теплоносителя, ºС;
 tʺ2 — конечная температура нагреваемого теплоносителя, ºС;
 М1 — расход греющего теплоносителя, кг/с;
 М2 — расход нагреваемого теплоносителя, кг/с;
 α1 — коэффициент теплоотдачи от греющего теплоносителя к поверхности внутренней трубы, Вт/(м²•К);
 α2 — коэффициент теплоотдачи от поверхности внутренней трубы к нагреваемому теплоносителю, Вт/(м²•К);
 d1, d2 — внутренний и наружный диаметр внутренней трубы, м,
d1 = 33•10—³, d2 = 38•10—³,
δ — толщина стенки труб, м, δ = 10-3(38 — 33)/2 = 2,5 = 0,0025
 материал труб: сталь -С; латунь -Л;
 расположение труб: горизонтальное -Г; вертикальное -В;
 λ — коэффициент теплопроводности материала стенки труб, Вт/(м•К), сталь — 50; латунь — 100.
Задание
1. Определить (для прямоточной и противоточной схемы движения теплоносителей):
1.1) тепловую мощность Q, Вт, передаваемую от греющего теплоносителя к нагреваемому теплоносителю;
1.2) неизвестный расход М, кг/c, одного из теплоносителей;
1.3) средний температурный напор Δtср;
1.4) коэффициент теплопередачи k, Вт/(м²•К);
1.5) площадь поверхности нагрева F, м².
2. Вычертить по результатам расчета графики изменения температуры теплоносителей при прямоточной и противоточной схеме движения теплоносителей и принципиальную схему теплообменника.
3. Выводы.
4. Ответить на контрольные вопросы:
 какое устройство называется теплообменным аппаратом?
 какие типы теплообменных аппаратов вы знаете?
 схемы движения теплоносителей в теплообменных аппаратах?
 какие уравнения положены в основу теплового расчета теплообменников?
 какие процессы передачи теплоты происходят в рекуперативном теплообменнике «труба в трубе»?
 в каком случае можно рассчитывать коэффициент теплопередачи по формулам плоской пластины?