З а д а ч а № 8.4 (продолжение задачи № 8.3)

Определить полные тепловые потери здания ремонтного цеха. Если известны: коэффициент теплопередачи потолка k_пот., коэффициент теплопередачи пола k_пол., а доля потерь на вентиляцию составляет В % от суммы тепловых потерь через стены, пол и потолок.

Данные для решения взять из таблицы

З а д а ч а № 8.5 (продолжение задачи № 8.4)

Определить количество отопительных секций, необходимых для поддержания внутри цеха заданной температуры. Если известны параметры радиаторов отопления: коэффициент теплопередачи радиатора k_рад. температура, подаваемой из централизованной системы отопления воды на входе в систему цеха t_вод.вх. и на выходе t_{вод.вых.} из системы отопления цеха. Также вычислить количество батарей, если каждая содержит по 12 секций. Эффективная площадь теплообмена радиатора (секции) составляет F_рад. = 0,416 м².

Данные для решения взять из таблицы

Газо-водяной теплообменник

После сгорания топлива в топке с выделением тепловой энергии, образуются дымовые газы, имеющие высокую температуру. Эти газы направляются через специальные газо-водяные теплообменники, чтобы они отдавали тепловую энергию, которой обладают, – воде, протекающей по трубам этого теплообменника.

На рисунке теплообменника дымовые газы движутся внутри кожуха, заходя в него в правой нижней части и выходя в левой верхней. Вода же протекает по трубам, находящимся внутри кожуха и не имеет непосредственного контакта с газами (только через стенки трубок), т.е. дымовые газы движутся справа – налево. Если направить воду через трубки тоже слева – направо, тогда теплообменник будет называться прямоточным. Если же направить навстречу движению дыма, т. е. Слева – направо, такой теплообменник будет называться противоточным. Более эффективным считается противоточный теплообменник.

Главным уравнением теплообменника считается уравнение теплового баланса:

Q _г = Q _в  = G _г с_{р г} ( t _г1 – t _г2 ) = G _в с_{р в} ( t _в2 – t _в1 )

где Q _г – тепловая мощность потока теплоты отдаваемого дымовыми газами воде, внутри теплообменника, Вт;

Q _в – тепловая мощность потока теплоты получаемого водой от дымовых газов, внутри теплообменника, Вт;

G _г – расход дымовых газов через теплообменник, кг/с;

с_{р г} – удельная массовая теплоёмкость дымовых газов при постоянном давлении, Дж/(кг*К);

t _г1 – температура дымовых газов на входе в теплообменник, ^оС;

t _г2 – температура дымовых газов на выходе из теплообменника, ^оС;

G _в – расход нагреваемой воды через теплообменник, кг/с;

с_{р в} – удельная массовая теплоёмкость нагреваемой воды при постоянном давлении, Дж/(кг*К);

t _в1 – температура нагреваемой воды на входе в теплообменник, ^оС;

t _в2 – температура нагреваемой воды на выходе из теплообменника, ^оС;

Смысл этого уравнения в том, что количество теплоты, отдаваемой дымовыми газами равно количеству теплоты, получаемому нагреваемой водой. Конечно, здесь имеет место идеализация процессов. Потому что в любом случае часть тепловой энергии рассеивается в окружающей среде в процессе передачи от дымовых газов – воде. Но мы пренебрегаем этой частью.

Следующей важной особенностью расчётов теплообменников является вычисление теплового напора. В случае противотока и в случае прямотока используются разные формулы:

 Тепловая мощность теплообменника обеспечивается необходимой суммарной длиной труб, по которым протекает нагреваемая вода и вычисляется по формуле:

где l _{противотока} – длина трубок в теплообменнике, м;

k_l – линейный коэффициент теплопроводности от дымовых газов к нагреваемой воде, Вт/(м²*К). Для трубы определяется по формуле:

где a _г – коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы, Вт/(м²*К);

a _в – коэффициент теплоотдачи от воды к стенке трубы, Вт/(м²*К);

d _н – наружный диаметр трубок в теплообменнике, м;

d _вн – внутренний диаметр трубок в теплообменнике (по внутреннему слою металла), м;

d _нак – внутренний диаметр слоя накипи в теплообменнике (по слою накипи), м;

l _ст – коэффициент теплопроводности стенки трубы, Вт/(м*К);

l _нак – коэффициент теплопроводности слоя накипи, Вт/(м*К);

Количество трубок в теплообменнике определяется по формуле:

где N – количество трубок в теплообменнике, штук;

l_{противоток} – общая длина трубок в теплообменнике (при противотоке), м;

l_трубки – длина одной трубкки в теплообменнике, м.

З а д а ч а № 9.3

Определить тепловую мощность газо-водяного рекуперативного теплообменника, работающего по противоточной схеме. Расход воды через теплообменник: G_в, начальная температура воды: t_в1, а конечная температура воды: t_в2. Также определить температуру газов t_г2 на выходе из теплообменника, если расход дымовых газов G_г, начальная температура дымовых газов t_г1. Теплоёмкость воды принять постоянной c_{p в ср} = 4,26 кДж/(кг*К) дымовых газов также принять постоянной c_{p г ср} = 1,25 кДж/(кг*К).

Данные для решения взять из таблицы