Количества переданного

Энтальпию / (t) продуктов сгорания используют при тепловых расчетах определения количества переданной (воспринятой) тенлоты Q. Согласно первому закону термодинамики

Параметр, который изменяется только от количества переданной теплоты так же, как объем при совершении работы (при dv > О работа положительна, при dv < 0 - отрицательна), был предложен Р. Клаузиусом в 1852 г. и впоследствии назван энтропией S.

Энтальпию / (/) продуктов сгорания используют при тепловых расчетах определения количества переданной (воспринятой) тенлоты Q. Согласно первому закону термодинамики

Рис. 7-1. Теплопроводность при нестационарном режиме: характер изменения температур и количества переданной теплоты во времени.

Описанный выше характер изменения температуры и количества переданной теплоты справедлив лишь для твердых тел. При нагреве жидких или газообразных тел в общем случае неизбежно возникает конвекция, которая способствует выравниванию температуры. В этих случаях можно говорить об изменении во времени лишь средней температуры жидкости.

Решить задачу нестационарной теплопроводности — это значит найти зависимости изменения температуры и количества переданной теплоты во времени для любой точки тела. Такие зависимости могут быть получены путем решения дифференциального уравнения теплопроводности (см. § 2-2). Аналитическая теория ставит себе целью получение общего решения задачи. Такие решения получаются достаточно сложными даже для тел простой формы: пласти-

Для расчета промежуточных значений температуры рабочих жидкостей и количества переданной теплоты в формулах (8-30) — (8-32) значение F заменяется на Рх; в формулах же (8-27) — (8-29) такая замена производится в числителе, а в знаменателе остается значение полной поверхности F.

Зависимость количества переданной в теплообменном элементе аппарата теплоты Q3 от скорости газа w0 носит почти линейный характер (рис. 1-11). При этом с повышением температуры жидкости Q3 возрастает более интенсивно. Характер зависимости Q3 от коэффициента орошения В„ при постоянных начальных параметрах газа и жидкости несколько иной: с увеличением Ви рост Q3 замедляется. Значение Q3 слабо зависит от относительной высоты лопаток L/D. Это связано с тем, что с увеличением L/D одновременно меняются значения двух величин в противоположных направлениях: скорость WT уменьшается и вызывает относительное понижение интенсивности процесса и количества переданной теплоты Q3; скорость w0 и связанная с ней пропускная способность аппарата (расход газа) возрастает, что приводит

Результаты расчета сведены в табл. 4-2. Зависимость Km = = /(Bm^ при постоянных числах Re и LD представлена на рис. 4-2. Из него видно, что коэффициент Km пропорционален ВгП-°.5. Зависимости Km = /(Re) не наблюдается (см. варианты расчета при Re = var в табл. 4-2), т. е. процесс тепло- и массо-обмена в орошаемой насадке автомоделей относительно Re. Это можно объяснить следующим. С одной стороны, увеличение Re при постоянных Brrii и LD должно приводить к увеличению коэффициента теплопередачи и количества переданной в аппарате теплоты Q. Но постоянство ВгП] требует, чтобы с увеличением расхода газа был увеличен и расход жидкости (при остальных постоянных параметрах), что влечет заполнение каналов и уменьшение поверхности контакта по сравнению с сухой поверхностью

Результаты расчета средних температур жидкости и газа, представленные на рис. 4-7, качественно и количественно близки данным, полученным, например, по методу, изложенному в работе [26]. Был выполнен также вариант расчета с квадратическим распределением параметров после смыкания слоев, который показал, что, во-первых, предложенный метод обеспечивает соответствие средних параметров и количества переданной теплоты независимо от профиля (линейного или квадратического) и, во-вторых, что локальные параметры газа по оси потока, которые зависят от профиля распределения температур и концентраций сред, имеют отклонения от реальных, т. е. квадратический профиль так же, как и линейный, является приближенным. Это приближение основано на аппроксимации профиля полиномом второй степени и соблюдении граничных условий только в двух точках (у = О, z/ = 6M). Точный профиль может быть определен путем решения дифференциальных уравнений пограничного слоя, составленных без упрощений и допущений с учетом всех факторов, влияющих на взаимосвязанные процессы тепло- и массообмена [34].

Изменение температурного напора или недогрева воды (разности между температурой насыщения пара •в корпусе подогревателя / и воды, выходящей из этого подогревателя) приводит к уменьшению количества переданной теплоты в подогревателе / и увеличению на такое же значение расхода теплоты в вышестоящем подогревателе /-f-1, если энтальпия воды за последним сохраняется. Результат влияния йедогрева, например уменьшение, может быть рассчитан, как уже было пока, зано в гари мере 1.1, если представить себе, что некоторое количество теплоты Q подводится извне в подогреватель / и такое же количество теплоты отводится из подогревателя /+1.

Коэффициент теплопередачи определится как отношение количества переданного тепла к величине той или другой поверхности и к разности температур.

Рис. 7-1. Теплопроводность при нестационарном режиме: характер изменения температур и количества переданного тепла во времени.

Описанный выше характер изменения температуры и количества переданного тепла справедливы лишь для твердых тел. При нагреве жидких или газообразных тел в общем случае неизбежно возникает конвекция, которая способствует выравниванию температуры. В этих случаях можно говорить об изменении во времени лишь средней температуры жидкости.

Решить задачу нестационарной теплопроводности — это значит найти зависимости изменения температуры и количества переданного тепла во времени для любой точки тела. Такие зависимости могут быть получены путем решения дифференциального уравнения теплопроводности (см. § 2-2). Аналитическая теория ставит себе целью получение общего решения задачи. Такие решения получаются достаточно сложными даже для тел простой формы: пластины, цилиндра и шара. Для ряда тепловых задач такие решения имеются в [Л. 19, 60 и др.].

Для расчета промежуточных значений температуры рабочих жидкостей и количества переданного тепла в формулах {8-30) — (8-32) значение F заменяется на Fx; в формулах же (8-27) — (8-29) такая замена производится в числителе, а в знаменателе остается значение полной поверхности F.

Приближенные данные по коэффициентам теплообмена, обработанные в предложенной Н. М. Жаворонковым критериальной форме с применением критерия Кирпичева Ki, представлены на рис. П-6. График позволяет сделать следующие выводы: 1) на значение коэффициента теплообмена заметно влияет высота слоя насадки (при обработке опытов тепловоспрйятие концевых полых участков не вычиталось из общего количества переданного тепла; тем не менее последующая обработка данных показала несомненное влияние высоты насадки на Ki, что согласуется с данными других авторов [43]); 2) влияние плотности орошения на коэффициент теплообмена обнаруживается значительно слабее, чем это вытекает из уравнений Н. М. Жаворонкова [31]; 3) интенсивность теплообмена между газами и водой в контактном экономайзере примерно на порядок выше, чем в поверхностных экономайзерах при тех же скоростях движения газов. Например, при средней скорости газов 1,3 м/сек коэффициент теплообмена в контактном экономайзере с беспорядочно лежащей насадкой из колец Рашига размерами 35 X 35 X 4 мм составляет 60— 70 ккал/(м2. ч -°С); соответственно объемный коэффициент равен 8400—9800 ккал/(м3-ч-°С). При той же скорости движения газов в поверхностном чугунном экономайзере ВТИ коэффициент теплопередачи будет не более 7—8 ккал/(м2-ч-° С).

Полученные в опытах данные позволили определить объемный (отнесенный к объему, занимаемому насадкой) и поверхностный (отнесенный к полной геометрической поверхности керамических колец) коэффициенты теплообмена, использованные впоследствии при проектировании промышленных экономайзеров. Данные по коэффициентам теплообмена, обработанные по предложенной Н. М. Жаворонковым критериальной форме с определяемым критерием Кирпичева KJ, представлены на рис. III-6. Из графика видно, что на значение коэффициента теплообмена заметно влияет высота слоя насадки (при обработке тепловосприятие концевых полых участков не вычиталось из общего количества переданного тепла, тем не менее последующая обработка данных показала несомненное влияние высоты насадки на Ю, что согласуется с данными других авторов [64]); значительно слабее, чем это следует из уравнений Н. М. Жаворонкова [65], влияние плотности орошения на коэффициент теплообмена. Кроме того, интенсивность теплообмена между газами и водой в контактном экономайзере примерно на порядок выше, чем в поверхностных экономайзерах при тех же скоростях газов. Например, при средней скорости газов 1,3 м/с коэффициент теплообмена в контактном экономайзере с загруженной навалом насадкой из колец 35X35X4 мм составляет 60—70 ккал/(м2-ч-°С) [соответственно объемный коэффициент 8400—9800 ккал/(м3-ч-°С)].

Однако прямоток весьма целесообразен при необходимости предохранить начальные элементы теплообменника от пережога или нагреваемого вещества от снижающего качество перегрева. Количества переданного тепла становятся для обеих схем близкими только в том случае, когда отношения водяных эквивалентов сильно

Соответственно (5-11), для полного количества переданного в час тепла Q* имеем формулу:

Коэффициент полезного действия рассматриваемого теплообменника (его эффективность) можно выразить отношением количества переданного тепла к количеству, располагаемому для передачи:

напор при противотоке. Очевидно, в этом же соотношении будут находиться соответствующие количества переданного тепла, т. е.