Розділ III ВИМІРЮВАННЯ БУДИЛЬНИКА І РЕШЕТКИ Розділ III - Завантажити PDF безкоштовно

Розділ III 38

решетки

є середнім логарифмічним методом різниці температур DTLM та методом NUT, який називається КІЛЬКІСТЬ ОДИНИЦЬ ПЕРЕДАЧИ. [10] III.2.1. Метод середньої логарифмічної різниці температур Еволюція температури кожної рідини від вхідних температур T ce і T fe безпосередньо обумовлює середнє значення T. Це функція: o природи та відповідних витрат двох рідин o Відносний напрямок потоку двох рідин, які можуть протікати або в чистому одночасному струмі, або в паралельному протитоці. в. Супутня справа: FIg.III.1. Теплообмінник спільного струму Дослідження середньої різниці температур в пристрої буде проведено, припускаючи, що загальний коефіцієнт передачі є постійним у всіх точках, а також питомій температурі рідин і що відсутні втрати тепла або зміна температури фази під час передачі. За цих умов вираз теплової потужності та теплового потоку, що передається від гарячої рідини до холодної рідини через елемент ds, буде відповідно виражений: [10] ϕ = q TT = q TT dϕ = - q dt = q dt (III.1) (III.2) 40

Або q = q. C: Одиничний тепловий потік (з індексом c для гарячої рідини та f для холодної рідини) (III.2) dt = і dt = (III.3) dt dt = d (TT) = - + dϕ (III.1) d (t T) = - + kt T ds (III.4) (III.4) = + k ds (III.5) Оскільки k вважається постійним з початку задачі. Тоді інтегрування (3.5) від S = 0 до S дає: На вході в обмінник (x = 0) TT = TTA вихід на обмінник (x = s) TT = TT (III.5) = - + ks (III.6) Із співвідношень (III.1) та (III.6) отримуємо: = TTTT (III.7) Зрештою отримуємо: ϕ = k. S (III.8) Тепер теплова потужність теплообмінника оболонки та сердечника характеризується ϕ = ks T T = = Нехай T = (III.9) 41

b. Справа проти струму: Рис. III.2. Протитоковий обмінник Зміна температури T холодної рідини при збільшенні обмінної поверхні ds стає негативною. За цих умов формується співвідношення (3.2): [10] Dϕ = q dt = q dt Розрахунок та міркування залишаються однаковими, як у випадку з одночасним обмінником. Отримується подібна до остаточного результату: T = (III.10) Намагаючись уважно розглянути цю останню формулу, можна зазначити, що вона ідентична випадку одночасного обмінника. Отже, загалом середня логарифмічна різниця температур між двома рідинами виражається: T = (III.11) Цей останній вираз означає, що теплова потужність, що обмінюється, пропорційна площі обмінної поверхні та середньому логарифмічному перепаду температур . Коефіцієнт пропорційності - це глобальний коефіцієнт обміну k. З цього результату слід зробити три важливі зауваження: [8] Попередній аналіз був зроблений за таких припущень: питома теплоємність рідин залишається помітно постійною під час їх проходження через обмінник (практика = розрахунок питомої теплоти для умов середнє значення рідин в обміннику) 42

b. Поняття защемлення Метод NUT дуже добре адаптується до досліджень оптимізації. Розглянемо приклад протиточного обмінника: це нижня межа різниці () в обміннику, тоді як це його верхня межа: = T = TT = inf T = sup (III.14) Відношення T/T відношення до ефективності E, а також до коефіцієнта дисбалансу R обмінника. = (III.15) Диференціюючи відносно Е, маючи R, отримуємо: () =. На перший погляд, така можливість може здатися химерною. Насправді немає ризику побачити його матеріалізацію в однопрохідних обмінниках на кожній рідині, чи то паралельні струми, чи перехрещені струми, оскільки це суперечить другому принципу термодинаміки. Але все інше з обмінниками P-N, де це може статися, якщо не подбати про те, щоб частина обмінної поверхні працювала за умови>. Це називається перетином температури (або інверсією). [10] 44

називає теплову ефективність E обмінника співвідношенням /, яке, очевидно, є безрозмірним: E =/0 2100) Гладкі трубки обмінника: Грубі трубки: f = f = 0,0028 + 0,25. f = 0,0070 + 0,528. (III.35) (III.36) (III.37) Щоб врахувати неізотермічний характер потоку, який спричиняє ті самі відхилення, що і при теплопередачі, Сідер та Тейт пропонують виправити рівняння втрат тиску шляхом: = Ø (III.38) Де: Ø = µ/µ. в ламінарному режимі Ø = µ/µ. в турбулентних умовах Вираз загального перепаду тиску теплообмінника серцевини та оболонки, запропонований Керном, характеризується: = Ø + 2 (III.39) c. Перепади тиску поза трубами Існує багато факторів, що характеризують потік в оболонці: основний потік рідини іноді протікає перпендикулярно пучку, іноді через постійно змінну секцію проходу. Крім того, будівельні допуски вносять вторинні струми витоку, які стають важливішими, чим менше діаметр оболонки. Під час використання ці вторинні струми можуть розвиватися або зменшуватися залежно від того, чи є ерозія чи засмічення зазорів між різними елементами. 50

Де u позначає число Рейнольдса біля основи пробірок і визначається з виразу: 4/c. Конденсація всередині горизонтальної трубки III.4.2. h = 0,555 ʎ, Явище випаровування у випарнику Еволюція холодоагенту в випарнику характеризується, зокрема, явищем кипіння. (III.45) (III.46) а. Плівка кипить поза горизонтальної трубки h = 0,62, ʎ b. Кипіння з нуклеатом всередині горизонтальної трубки (III.47) Характеризується парієтальним потоком і описується виразом: ɸ = 23400. (III.48) Де w = 0,36,10 /. представляє швидкість утворення бульбашок. G - маса суміші. проти Ядерне кипіння в резервуарі. Його вираз визначається так: ɸ =, (III.49) Цей параметр сильно залежить від природи поверхні трубок. Висновок Конденсація пари включає кілька параметрів, що пояснюються явищами фазового переносу та зміни. Для конденсації пари, складеної з декількох складових, які повністю змішуються в рідкому стані, вона вже не є ізотермічною: вона відбувається в діапазоні температур, що йде від точки роси до точки міхура. 53

Важкі вуглеводні конденсуються першими, тоді як легкі зріджуються лише на виході з конденсатора, якщо останній є загальним, або залишається в пароподібному стані, а конденсація часткова. Зміни температури, кількості та складу конденсату та пари під час конденсації спричиняють безперервний розвиток коефіцієнта переносу між входом та виходом пристрою, еволюція, що набагато важливіше, ніж роса температури і міхур із суміші видаляють. 54