Обозначим  - количество теплоты, отдаваемое горячим теплоносителем, кВт,  - количество теплоты, принимаемое холодным теплоносителем, кВт.

Для идеального теплового процесса

.                                                   (5.17)

В реальных условиях имеются потери тепла в окружающую среду . Тогда уравнение теплового баланса имеет вид

.                                          (5.18)

Отношение полезно затраченной теплоты (в данном случае ) к общему  называется к.п.д. ( ) теплового процесса

.                                               (5.19)

Обычно =95…98%. Тогда

.                                            (5.20)

Обозначим

 - массовый расход горячего теплоносителя, кг/с;

 - температура на входе и выходе горячего теплоносителя;

 - удельная теплоемкость горячего теплоносителя при его средней температуре , ;

 - массовый расход холодного теплоносителя, кг/с;

 - температура на входе и выходе холодного теплоносителя;

 - удельная теплоемкость холодного теплоносителя при его средней температуре , .

Тогда для теплоносителей, не изменяющих агрегатное состояние можно записать

, кВт                             (5.21)

и , кВт                           (5.22)

С учетом уравнения (5.20) получим уравнение

,                         (5.23)

которое называется уравнением теплового баланса.

Если в качестве горячего теплоносителя используется насыщенный водяной пар, то

,                                           (5.24)

где  - удельная теплота конденсации водяного пара, ;

Тогда уравнение теплового баланса имеет вид

.                        (5.25)

Поверочный расчет теплообменного аппарата

1 По уравнениям теплового баланса (5.23 и 5.25) определяется расход неизвестного теплоносителя. Предполагаем, что все остальные параметры известны.

2 Выбирается какой теплоноситель подается в трубное, а какой – в межтрубное пространство и схема движения теплоносителей.

Для теплоносителей, не изменяющих агрегатное состояние, при прочих равных условиях:

- горячий теплоноситель подается в трубное пространство для уменьшения потерь тепла в окружающую среду;

- более вязкий теплоноситель подается в трубное пространство для увеличения скорости;

- более загрязненный теплоноситель подается в трубное пространство из-за более легкой очистки.

В соответствии с выбранной схемой движения теплоносителей рассчитывается средняя движущая сила .

3 Раздельно ведется расчет трубного и межтрубного пространства.

- определяется скорость движения теплоносителя в трубном и межтрубном пространствах:

, м/с;                                         (5.26)

- определяется режим движения :

;                                         (5.27)

;                                      (5.28)

- выбирается расчетная формула для определения ;

- определяются коэффициенты теплоотдачи .

4 Определяется коэффициент теплопередачи по уравнению (5.13)

,

5 Определятся необходимая поверхность теплообмена

, м ;                                      (5.29)

;                                    (5.30)

.                                            (5.31)