Провести тепловой и гидравлический расчёты рекуперативного теплообменного аппарата при следующих исходных данных: Греющая среда – дымовые газы Температура на входе, Т1-1 390 оС Температура на выходе, Т1-2 150 оС Расход, G1 , кг/ч -84910,4 Нагреваемая

Для проведения теплового и гидравлического расчётов рекуперативного теплообменного аппарата, начнем с теплового расчета, а затем перейдем к гидравлическому.

Шаг 1: ...

Для расчета теплообменной мощности используем формулу:

$$Q = G{g} \cdot (T{1-2})$$

где:

• $G_1 = 84910.4 \, \text{кг/ч} = 23.6 \, \text{кг/с}$ (переводим в кг/с)
• $c{g} \approx 1.05 \, \text{kJ/(kg·°C)}$)
• $T_{1-1} = 390 \, °C$
• $T_{1-2} = 150 \, °C$

Подставляем значения:

$$Q = 23.6 \cdot 1.05 \cdot (390 - 150) = 23.6 \cdot 1.05 \cdot 240$$

$$Q \approx 23.6 \cdot 1.05 \cdot 240 \approx 5935.68 \, \text{kW}$$

Используем аналогичную формулу для воды:

$$Q = G{w} \cdot (T{2-1})$$

где:

• $G_2 = 500000 \, \text{кг/ч} = 138.89 \, \text{кг/с}$
• $c_{w} \approx 4.18 \, \text{kJ/(kg·°C)}$
• $T_{2-1} = 70 \, °C$
• $T_{2-2} = 90 \, °C$

Подставляем значения:

$$Q = 138.89 \cdot 4.18 \cdot (90 - 70) = 138.89 \cdot 4.18 \cdot 20$$

$$Q \approx 11664.68 \, \text{kW}$$

Тепло, отданное дымовыми газами, должно быть равно теплу, полученному водой:

$$Q{вода}$$

В данном случае $Q{вода} \approx 11664.68 \, \text{kW}$. Это указывает на то, что необходимо пересмотреть параметры, так как они не равны.

Скорость потока в трубках можно рассчитать по формуле:

$$v = \frac{G}{\rho \cdot A}$$

где:

• $A = \frac{\pi d^2}{4}$ - площадь поперечного сечения трубки
• $d = 0.037 \, \text{м}$
• $\rho$ - плотность жидкости (для воды $\rho \approx 1000 \, \text{кг/м}^3$)

Площадь поперечного сечения:

$$A = \frac{\pi (0.037)^2}{4} \approx 0.001079 \, \text{м}^2$$

Теперь подставим значения для воды:

$$v_2 = \frac{138.89}{1000 \cdot 0.001079} \approx 128.5 \, \text{м/с}$$

Для расчета потерь давления можно использовать уравнение Дарси-Вейсбаха:

$$\Delta P = f \cdot \frac{L}{d} \cdot \frac{\rho v^2}{2}$$

где:

• $f$ - коэффициент трения (можно взять из таблиц, например, для гладкой трубы $f \approx 0.02$)
• $L$ - длина трубки (не указана, предположим $L = 10 \, \text{м}$)

Подставляем значения:

$$\Delta P = 0.02 \cdot \frac{10}{0.037} \cdot \frac{1000 \cdot (128.5)^2}{2}$$

$$\Delta P \approx 0.02 \cdot 270.27 \cdot 8256.25 \approx 4481.4 \, \text{Па} \approx 4.48 \, \text{кПа}$$

Таким образом, мы провели тепловой и гидравлический расчеты рекуперативного теплообменного аппарата. Результаты показывают, что необходимо пересмотреть параметры для достижения равновесия тепла. Гидравлические потери составляют около 4.48 кПа.