Реферат: Гидродинамика

Сопоставив уравнения, получим соотношение для определения средней разности температур:

Это соотношение справедливо также и для случая противо точного движения теплоносителей вдоль поверхности теплообмена.

При небольших изменениях температур теплоносителей, когда Dt_м /Dt_b ,³0,5 среднюю разность температур можно вычислять как среднеарифметическую:

При этом ошибка не превышает 4% .

При перекрестны м токе теплоносителей среднюю разность температур можно вычислять по формуле с поправочным коэффициентом e_{D t} :

Поправочный ко эффициент e_{D t} находят по графикам в зависимости от соотн ошения температур теплоносителей. В литературе представлены графики для некоторых случаев перекрестного тока теплоносителей. Величины Р и R, указанные на этих графиках, находят по формулам:

НАГР ЕВАНИЕ ПРОМЕЖУТОЧНЫМИ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯМИ

При нагревании многих материалов для сохранения качества продуктов или обеспечения безопасной работы недоп устим даже кратковременный их перегрев. В этих случаях для обогрева применяют промежуточные теплоносители, которые сначала нагреваются топочными газами, а затем передают вос принятое тепло обрабатываемому материалу.

В качестве промежуточных теплоносителей применяют минеральные масла, перегретую воду, высокотемп ературные органические теплоносители (ВОТ), расплавленны е смеси солей и др.

Нагревание топочными газами через жидкостную баню относится к простейшим способам нагревания п ромежуточными теплоносителями.

В случае нагревания на масляной бане (до температур 200—250 ° С) аппарат снабжают рубашкой, заполненной маслом. Топочные газы омывают рубашку и пе редают тепло маслу, а масло через стенки аппарата—обрабатываемым материалам. Рубашка соединена трубопроводом с расширительным бачком, в который перетекает часть масла, когда объем его увеличивается при нагревании. В этот же бачок выбрасывается масло при бурном вскипании влаги ( почти всегда содержащейся в свежем масле) в случае нагревания масла выше 100— 120 ° С.

Нагревание через жидкостные бани не обе спечивает высоких коэффициентов теплопередачи, так как в рубашке в жидком промежуточном теплоносителе возникают только очень слабые конвекционные токи. Для повышения коэффициентов теплопередачи используют установки с циркулирующим жидким промежуточным теплоносителем. Нагревание дымовыми газами с циркулирующим жид ким промежуточным теплоносителем. Этот процесс осуществляется на установк ах с естественной или принудительн ой циркуляцией теплоносителя.

Принципиальн ая схе ма установки с естеств енной цирк уляцией жидкого теплоносит еля показана на рис. 3. Жидкий теплоноситель нагревается в змеевике 2

Рис. 3. Принципиальная схема нагревательной установки с естественной циркуляцией жидкого промежуточного теплоноси теля: 1 — печь; 2 — змеевик; 3 — обогреваемый аппарат.

печи 1. В резул ьтате уменьшения при нагревании плотности теплоносителя он перемещается по трубопроводу вверх к обогреваемому аппарату 3. Теплоноситель « проходит п о змеевику, расположенному вокруг этого аппарата, и отдает тепло нагреваемому материалу . Темпер ату ра теплоносителя при этом снижается, а плотность увеличивается, в результате чего он стекает по трубопроводу вн из. Таки м образом осуществляется зам кнутая циркуляция теплоносителя.

Тепловая производительность установки с естественной циркуляцией жидкого теплоносителя определяется равенством

где G — скорость циркуляции теплоносителя, кг/ч; с— теплоемкость теплоносителя, кДж/ (кг°С)', t_r — температура теплоносителя в горячей ветви системы (до обогреваемого аппарата), °С; t_x —температура теплоносителя в холодной ветви системы (после обогреваемого аппарата), ° С.

Скорость циркуляции теплоносителя, может быть найдена из соотношения

где f — площадь сечения трубопровода, w — линейная скорость теплоносителя в трубопроводе, м/с; р — плотность теплоносителя, кг/м ³

Линейную скорость теплоносителя в трубопроводе можно найти, исходя из законов гидродинамики. Если принять линейный закон изменения плотности теплоносителя в зависимости от высоты рабочей части обогреваемого аппарата h _a (м), а также от высоты змеевика в печи h _п (м), то напор, определяющий движение теплоносителя в системе, состави т '

где H ==h+0,5(hа+hп); h — высота, определяющая положение обогреваемого аппарата над печью, м; р_х и р_г —плотности теплоносителя соответственно в холодной и горячей ветви системы, кг/м ³

Сопротивление горячей и холодной ветвей циркуляционной системы может быть выражено в виде