Метод эксергетического анализа теплообменника с накатанными трубами | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №6 (140) февраль 2017 г.

Дата публикации: 12.02.2017

Статья просмотрена: 100 раз

Библиографическое описание:

Юсупов О. Р., Закиров С. Г. Метод эксергетического анализа теплообменника с накатанными трубами // Молодой ученый. — 2017. — №6. — С. 102-104. — URL https://moluch.ru/archive/140/39572/ (дата обращения: 21.10.2018).



Изложены теоретические положения, касающиеся понятий эксергии и их определения для термодинамических систем, а также определения эксергии теплоты, проводимой или отводимой от рабочего тела.

The theoretic outlines concerning the concepts of exergy and their definitions thermodynamic systems, as well as definitions of exergy of heat, linked to and from the working body.

Введение

Одним из перспективных путей создания эффективных компактных теплообменников является применение высокоэффективных поверхностей теплообмена, использование современных методов интенсификации теплообмена в каналах теплообменных аппаратов. Поэтому проблема обоснованного выбора высокоэффективных поверхностей теплообмена является одной из актуальнейших. [1]

Интенсивность теплообмена между средами в различных технических системах во многом определяет их эффективность. За период становления промышленности теплообменные аппараты претерпели существенное эволюционное развитие. Теплосъем с единицы объема или массы аппарата постоянно возрастает. [2]

Применения накатанных труб считается технологичным, так как не увеличивает наружный диаметр труб, позволяя данные трубы в тесных и не менять существующей технологии сборки теплообменных аппаратов. Кольцевые диафрагмы и канавки турбулизируют поток в пристенном слое и обеспечивают интенсификацию теплообмена снаружи и внутри труб.

При анализе термодинамических систем необходимо учитывать первый и второй закон термодинамике. Метод термодинамического анализа, при анализе технологических систем учитывающий первый и второй закон термодинамике называется эксергетическим. Этот метод основан на ведение понятия термодинамических потенциалов. Обоснованно выбранные потенциалы позволяет определить работоспособность потоков вещества и энергии в любой точке рассматриваемой системы.

Методика эксергетического анализа теплообменника снакатанными трубами

Эксергетический анализ теплообменников с накатанными трубами производится при режимах работы, одинаковых для теплообменников с гладкими трубами.

Для теоретических расчетов в качестве исходных данных принимаются F, t1, t2, Q или q, Reн, значения которых равны значениям соответствующих параметров для гладких труб.

Параметры кольцевых турбулизаторов принимаются равными t/D = 0,4; d/D = 0,876; 0,91; 0945. [3]

Алгоритм теплового и гидравлического расчета состоит в следующем. Требуются определить to или To, ∆Рн.

Коэффициент теплоотдачи охлаждающей среды в выражении (2) определяется по рекомендациям [1]

(1)

где — коэффициент теплоотдачи для гладких труб рассчитывается по формуле

(2)

где — поправочный коэффициент, применяемый в случае переходного режима течения хладоносителя (2300 < Re <104).

Рис. 1. Продольный разрез накатанный трубы.

Логарифмическая разность температур определяется по заданным значениям холодопроизводительности и площади поверхности теплообмена

(5)

Потери давления в испарителях [4]

для накатанных труб: (6)

На основе теплового и гидравлического расчетов производится оценка эффективности эксергетическим методом теплообменника с накатанными трубами.

Эксергетическом анализе общим критерием является эксергетический КПД:

(7)

где - поток эксергии на входе в аппарат, определяется по:

(8)

- удельные термические эксергии компонентов, Дж/кг.

Эксергия на выходе из аппарата определяется следующим образом:

(9)

где - суммарные потери эксергии в теплообменном аппарате, Вт:

(10)

где - потери эксергии от конечной разности температур, Дж; - потери эксергии на гидравлические сопротивления, Дж; - потери эксергии от теплообмена с окружающей средой.

Потери эксергии от конечной разности температур рассчитывают по уравнению:

(11)

где - тепловой поток с учетом тепловых потерь, Вт; и - температуры теплоносителей, К; — температура окружающей среды, К.

Потери эксергии от гидравлических сопротивлений обусловлены движением теплоносителей в аппарате:

(12)

где, - возрастание удельной энтропии за счет изменения давления.

Потери эксергии в результате теплообмена с окружающей средой:

(13)

где и — потери теплоты теплоносителей, Вт; и — среднелогарифмические температуры теплоносителей, К.

Эксергетический анализ теплообменников показывает все происходящие в нем превращения энергии и вещества. Полученная при этом информация (распределение и характеристики потерь, значения к. п.д. отдельных частей и теплообменника в целом, доля каждой части — подводящих и отводящих теплоноситель труб, насосов, характеристика связи между ними, взаимодействие системы с окружающей средой и т. д.) может служить основой для дальнейшей работы по усовершенствованию теплообменника и сопоставлению его с другими, предназначенными для тех же или аналогичных целей.

Литература:

  1. Калинин Э. К., Дрейцер Г. А., Копп И. З., Мякочин А. С. «Эффективные поверхности теплообмена» — М;: Энергоатомиздат, 1998.
  2. Бараненко А. В. Холод в глобальном мире. Холодильная техника, 2013, № 3, с. 4–9.
  3. Галаган В. В. Интенсификация теплообмена при конденсации паров воды, экстракционного бензина, ацетона и их смесей на горизонтальных трубах. Дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. — Ташкент,1992, — 213 с.
  4. Кутателадзе С. С. “Теплопередача и гидродинамическое сопротивление” Справ. Пособие — 1990, с. 318–367.
  5. Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейдлин А. Е. «Техническая термодинамика» учеб. для теплоэнергетических спец. Вузов. — 4-е изд., перераб. — М.: Энергоатомиздат, 1983.
Основные термины (генерируются автоматически): труба, высокоэффективная поверхность теплообмена, коэффициент теплоотдачи.


Похожие статьи

Передача тепла через стенки бытовой печи | Статья в журнале...

3.2. Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием ( ). (Теплоизлучение поверхностью). Наружная теплоотдача стенки печи лучеиспусканием осуществляется согласно закону Стефана-Больцмана

Исследование зависимости коэффициента теплоотдачи пучка...

В частности, это происходит из-за уменьшения коэффициента теплоотдачи от греющей поверхности к потоку фосфорной кислоты. Поэтому данная статья посвящена исследованию зависимости коэффициента теплоотдачи пучка труб от толщины отложений.

Выбор и сравнение эффективности методов интенсификации...

где индекс «0» означает гладкую поверхность теплообмена. Зависимость (1) характеризует увеличение коэффициента теплоотдачи в трубе с интенсификатором по сравнению с коэффициентом теплоотдачи в гладкой трубе.

Интенсификация теплообмена в каналах с кольцевыми...

Из всех методов интенсификации теплообмена в трубах наибольшее внимание как эффективным и технологически

Рис. 3. Экспериментальные значения коэффициентов гидравлического сопротивления (а) и теплоотдачи (б) в каналах с кольцевой накаткой [2].

Экспериментальное исследование коэффициента теплоотдачи...

Интенсификация теплообмена является эффективным путем решения проблемы уменьшения массы и габаритных размеров теплообменных аппаратов и устройств.

Исследование зависимости коэффициента теплоотдачи пучка труб от толщины отложений.

Интенсификация теплообмена в каналах | Статья в журнале...

Во всех нижеприведенных зависимостях при вычислении коэффициентов теплоотдачи в трубах с кольцевыми турбулизаторами и в пучках труб увеличение поверхности теплообмена не учитывалось, т. е...

Закономерности теплообмена при кипении рабочего вещества...

труба, коэффициент теплоотдачи, затопленный тип, развитая поверхность, влияние масла, кипение хладагента, развитая поверхность теплообмена, поверхностное натяжение, исходная труба, чистый хладагент.

Расчет теплообмена и радиационной составляющей теплопотерь...

...коэффициент теплопроводности в буферном покрытии и 5,23 раз больше чем в двухслойном; коэффициенте теплоотдачи в

Из (4) видно, что для определения требуются значения эффективных излучений других поверхностей, участвующих в лучистом теплообмене.

Современное состояние исследований по интенсификации...

Локальная теплоотдача от поверхности трубы к воздушному потоку при закрутке тангенциально-щелевым завихрителем изучена Э

А. Халатовым и В. Летягиным выполнены подробные исследования локального теплообмена в трубе длиной l/d=150 при закрутке...

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Передача тепла через стенки бытовой печи | Статья в журнале...

3.2. Коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием ( ). (Теплоизлучение поверхностью). Наружная теплоотдача стенки печи лучеиспусканием осуществляется согласно закону Стефана-Больцмана

Исследование зависимости коэффициента теплоотдачи пучка...

В частности, это происходит из-за уменьшения коэффициента теплоотдачи от греющей поверхности к потоку фосфорной кислоты. Поэтому данная статья посвящена исследованию зависимости коэффициента теплоотдачи пучка труб от толщины отложений.

Выбор и сравнение эффективности методов интенсификации...

где индекс «0» означает гладкую поверхность теплообмена. Зависимость (1) характеризует увеличение коэффициента теплоотдачи в трубе с интенсификатором по сравнению с коэффициентом теплоотдачи в гладкой трубе.

Интенсификация теплообмена в каналах с кольцевыми...

Из всех методов интенсификации теплообмена в трубах наибольшее внимание как эффективным и технологически

Рис. 3. Экспериментальные значения коэффициентов гидравлического сопротивления (а) и теплоотдачи (б) в каналах с кольцевой накаткой [2].

Экспериментальное исследование коэффициента теплоотдачи...

Интенсификация теплообмена является эффективным путем решения проблемы уменьшения массы и габаритных размеров теплообменных аппаратов и устройств.

Исследование зависимости коэффициента теплоотдачи пучка труб от толщины отложений.

Интенсификация теплообмена в каналах | Статья в журнале...

Во всех нижеприведенных зависимостях при вычислении коэффициентов теплоотдачи в трубах с кольцевыми турбулизаторами и в пучках труб увеличение поверхности теплообмена не учитывалось, т. е...

Закономерности теплообмена при кипении рабочего вещества...

труба, коэффициент теплоотдачи, затопленный тип, развитая поверхность, влияние масла, кипение хладагента, развитая поверхность теплообмена, поверхностное натяжение, исходная труба, чистый хладагент.

Расчет теплообмена и радиационной составляющей теплопотерь...

...коэффициент теплопроводности в буферном покрытии и 5,23 раз больше чем в двухслойном; коэффициенте теплоотдачи в

Из (4) видно, что для определения требуются значения эффективных излучений других поверхностей, участвующих в лучистом теплообмене.

Современное состояние исследований по интенсификации...

Локальная теплоотдача от поверхности трубы к воздушному потоку при закрутке тангенциально-щелевым завихрителем изучена Э

А. Халатовым и В. Летягиным выполнены подробные исследования локального теплообмена в трубе длиной l/d=150 при закрутке...

Задать вопрос