Date post: | 26-Sep-2015 |
Category: |
Documents |
Upload: | rodica-ceclan |
View: | 2 times |
Download: | 1 times |
SCHIMB{TOARE DE C{LDUR{
SCHIMBTOARE DE CLDUR
1. Noiuni de baz
Definitie: Schimbtoarele de cldur sunt aparate care au drept scop transferul de cldur ntre dou fluide cu temperaturi diferite, n cadrul proceselor de nclzire, rcire, fierbere, condensare etc.
ntr-o instalaie tehnologic, aparatele de S.C. funcioneaz ca aparate principale cnd constituie pri determinante ale procesului tehnologic sau ca aparte secundare cnd sunt introduse instalaii din motive de economie de cldur sau de substan.
Performanele unui SC (suprafaa de TT minim i pierderi de sarcin rezonabile) sunt influenate de urmtoarele categorii de factori:
a) datele procesului tehnologic - care determin sarcina termic de SC
b) varabilele de proiectare - regimul de curgere, diametrul hidraulic echivalent, schema de curgere etc., pot mri cioeficientul global de rnsfer termic sau s reduc suprafaa de ST
c) proprietile fizice ale fluidelor i peretelui despritor
(, cp, ( (, S.C. ( / ( ( s.c. (!
Mediile sau fluidele purttoare de cldur ntre care se reazlizeaz TT se numesc ageni termici:
- primari (cald)la un S.C.
- secundari (rece)
Agenii termici utlizai n schimbul de cldur sunt: aburul, apa cald sau rece, gaze de ardere, aerul, uleiurile, soluii de sruri, metale topite, combinaii organice silicioase, cei mai frecvent folosii sunt: apa, aburul i gazele de ardere. Acetia au (, cp, r mari, ( mic, realiznd un schimb de cldur intens.
2. Clasificare schimbului de cldur se face dup criterii ce in seama de destinaia ap. S.C., de particularitile de funcionare ale acestorai de caracteristicile lor constructive:
CriteriuTip aparat
- mod de transmitere a clduriiSC:
- prin (de) suprafa (recuperative) - ag1/perete/ag2
- regenerative (cu umplutur ce acumuleaz cldura ag. cald i o cedeaz apoi ag. rece)
- cu amestec - amestecarea celor dou ag.
regim de lucruSC:
- n regim staionar cu funcionare continu (SC recuperative prin suprafa i cu amestec)
- n regim nestaionar, cu funcioanre discontinu (SC regenerative, cu acumulare)
transform ri fizice sau chimice ale agenilor termici n procesul de SCSC:
- fr schimbarea stprii de agregare : pre nclzitoare; nclzitoare: rcitoare; SC recupereaz proprietile propriu-zise
- cu schimbarea strii de agregare: condensatoare; evaporatoare
schema de curgere a agenilor termiciSC:
- n echicurent
- n contracurent
- n curent ncruciat - unul din ageni curge - pe direcia de curgere a celuilalt
- n curent mixt - unul schimb direcia de mai multe ori
numr de treceri ale agenilor termiciSC:
- o trecere
- mai multe treceri - perei transversali schimbare sens micare
material de construcieSC:
- metalice
- ceramice
poziie aparatSC:
- verticale
- orizontale
configuraie S de TTSC:
- tubulare
- cu plci
- spirale
- cu suprafa extins (aripioare, nervuri)
modul de preluare a dilataiei termiceSC:
- rigide - fr compensarea dilataiei
- semielastice - cu compensare parial
- elastice - compensare total a dilataiei
mod de asamblareSC
- dintr-un element
- din mai mutle elemente
destinaie- prenclzitoare
- condensatoare
- evaporatoare
- rcitoare
3. Dimensioarea tehnologic a SC recuperatoare cu funcioanre continu n regim staionar
Dimensionarea SC presupune efectuarea calculului termic, hidraulic, mecanic i economic ale aparatului
1. Calculul termic
Prin calculul termic al SC se nelege determinarea analitic a schimbului de cldur care se poate realiza ntr-un SC ntre cei doi ageni termici
Pentru SC recuperatoare de suprafa se pot efectua dou tipuri de calcule termice:
a) calculul de proiectare cnd pentru un fluid termic dat se urmrete determicare suprafeei de schimb de cldur
b) calculul de verificare cnd pentru un SC dat de o suprafa de S de C cunoscut, se urmrete determinarea fluxului termic, posibil de realizat, verificndu-se astfel condiiile de lucru ale aparatului.
3.1.1. Ecuaiile de baz ale SC pentru ambele variante sunt:
1. Ecuaia de bilan termic:
unde Q1 - fluxul de cldur cedat de agentul cld.:
- t ag. cald la intrare n aparat
- t. ag. cald la ieirea din aparat
Q2 - fluxul de cldur primit de agentul rece
Qp - fluxu de ag. de cldur pierdut de aparat n mediul ambiant aut.
(r - coeficient de reinere a cldurii n aparat
G - debite masice
cp - cldura specific
(t - variaia temperaturii
Q - sarcina termic a aparatului, de obicei Q = Q2
2. Ecuaia de transmitere a cldurii:
- temperatura medie
S - suprafaa de schimb de cldur
ks - coeficient global / suprafaa de TT
- coeficient global / lungimea evilor
L - lungimea total a evilor schimbtoare de cldur (pentru aparate tubulare)
Reamintim c:
Pentru aparate tubulare:
Relaiile de legtur ntre
Domeniul practic de variaie al coeficientul global de schimbare de cldur kS
Tip aparatFluid caldFluid recekS
Aparat fr schimbarea strii de agregareApAp850 - 170
ApSoluie de sare550 - 1150
Aparate nclzitoareAburAp1400 - 4250
AburAp2000 - 4250
AburSoluie organiz550 - 1150
Aparate condensatoareAburAp2000 - 4250
Solveni organici saturaiAp300 - 1150
3.1.2. Diagrame de temperatur. Diferen medie de temperatur
Variaia temperaturii agenilor termici n lungul suprafeei de nclzire a aparatelor este rezentat grafic n diagrame convenionale de tipul t-f(S), al cror caracter depinde de schema de curgere a aparatului i de raportul produselor
= capaciti termice ale fluidului.
a) SC cu curgerea paralel ( n echicurent) - EC
b) SC cu curgere paralel n contracurent (CC)
Debitul de cldur pentru elemente de suprafa este:
dt2 < 0 pentru c agentul cald i micoreaz temperatura n lungul elem. de suprafa dS.
(1)
(2)
(4)(3)
(5)sau
(6)
din (4)
(7)
(8)Limitele de integrare difer funcie de schema de circuit:
Echicurent:Contracurent:
Din ecuaia calorimetric
:
- agent cald
- agent rece
ntruct
i
Echicurent:
Din grafic :
Contracurent:
n cazurile cnd
,
* Determinarea suprafeei de TT n calculul termic de proiectare se face cu relaia:
Pentru aparate cu schema de curgere mai complicat (curent ncruciat CJ sau mixt CM) diferena medie de termperatur se calculeaz cu netoda factorului de corecie F:
Factorul F=f(P, R, schema de curgere)
i se determin din grafic cu alura funcie de temperaturile adimensionale P i R.
3.1.3. Algoritmul calculului de proiectare al SC de suprafa
Nr. crt.DateNecunoscuteAlgoritm de calcul:
1
(bil.term.)(
(schema de curgere (F(
(kC(S
2
(bil.term.)(
(schema de curgere (F(
(kC(S
3
(bil.term.)(
(schema de curgere (F(
(kC(S
4
(bil.term.)(
(schema de curgere (F(
(kC(S
5
G1(bil.term.)(
(schema de curgere (F(
(kC(S
6
G2(bil.term.)(
(schema de curgere (F(
(kC(S
Schema pentru determinarea kS:- materiale + geom.ap.(regim de curgere (
( kS
Calculul de proiectare presupune cunoaterea unor temperaturi, a debitelor masice i termice ( temperatura intrare, ieire, S sau Q, toate temperaturile, un debit masic ( Gi, S
3.2. Calculul hidraulic al SC tubulare- urmrete determinarea pierderilor de presiune, a pierderile i energiei de pompare att pentru fluidul cald ct I epntru cel rece.
1. Pierderea de presiune n evi.
- > 0 - pentru un fluid n curgere descendent
- < 0 - pentru un fluid n curgere ascendent
2. Pierderea de presiune n spaiul dintre evi
N - numrul de rnduri de evi n direcia curgerii
( - funcie de aex. evi
102 < Re < 5 . 104:- aezare paralel:
( = 0,33 Re-0,2max
- aezare alternant:
( = 0,75 Re-0,2max
PAGE 2
_982881718.unknown
_982909170.unknown
_982910516.unknown
_982910860.unknown
_982911251.unknown
_982911456.unknown
_982911572.unknown
_982911360.unknown
_982911402.unknown
_982911308.unknown
_982910973.unknown
_982911074.unknown
_982910969.unknown
_982910971.unknown
_982910968.unknown
_982910629.unknown
_982910734.unknown
_982910856.unknown
_982910859.unknown
_982910754.unknown
_982910854.unknown
_982910730.unknown
_982910732.unknown
_982910729.unknown
_982910627.unknown
_982910628.unknown
_982910626.unknown
_982910625.unknown
_982909841.unknown
_982910394.unknown
_982910514.unknown
_982910515.unknown
_982910512.unknown
_982910511.unknown
_982910312.unknown
_982910352.unknown
_982909951.unknown
_982909360.unknown
_982909531.unknown
_982909616.unknown
_982909446.unknown
_982909278.unknown
_982909298.unknown
_982909195.unknown
_982908293.unknown
_982908854.unknown
_982909028.unknown
_982909119.unknown
_982908910.unknown
_982908578.unknown
_982908749.unknown
_982908682.unknown
_982908358.unknown
_982908520.unknown
_982908115.unknown
_982908226.unknown
_982908262.unknown
_982908199.unknown
_982908059.unknown
_982908076.unknown
_982908049.unknown
_982907992.unknown
_982880476.unknown
_982881197.unknown
_982881544.unknown
_982881641.unknown
_982881665.unknown
_982881602.unknown
_982881364.unknown
_982881446.unknown
_982881238.unknown
_982880668.unknown
_982881082.unknown
_982881178.unknown
_982880977.unknown
_982880562.unknown
_982880595.unknown
_982880538.unknown
_982879978.unknown
_982880145.unknown
_982880219.unknown
_982880323.unknown
_982880170.unknown
_982880091.unknown
_982880119.unknown
_982880022.unknown
_982879654.unknown
_982879910.unknown
_982879945.unknown
_982879710.unknown
_982879860.unknown
_982879527.unknown
_982879623.unknown
_982879470.unknown