Провести тепловой и гидравлический расчёты рекуперативного теплообменного аппарата, тип а также количество и длину трубок при следующих исходных данных: Греющая среда – дымовые газы Температура на входе, Т1-1 390 оС Температура на выходе, Т1-2 150 оС

Для проведения теплового и гидравлического расчётов рекуперативного теплообменного аппарата, начнем с определения основных параметров и расчетов.

Шаг 1: Определение теплообмен...

1. : Используем формулу для расчета теплового потока:

   $$Q = G{p2} \cdot (T{2-1})$$
   где:
   • $G_2 = 50000 \, \text{кг/ч} = \frac{50000}{3600} \, \text{кг/с} \approx 13.89 \, \text{кг/с}$
   • $c_{p2}$ - удельная теплоемкость воды (при температуре 70-90 °C) примерно равна 4.18 кДж/(кг·°C) = 4180 Дж/(кг·°C).
   • $T_{2-2} = 90 \, °C$
   • $T_{2-1} = 70 \, °C$

   Подставим значения:

   $$Q = 13.89 \cdot 4180 \cdot (90 - 70) = 13.89 \cdot 4180 \cdot 20 \approx 1160.52 \, \text{кВт}$$

2. : Используем аналогичную формулу:

   $$Q = G{p1} \cdot (T{1-2})$$
   где:
   • $G_1 = 84910.4 \, \text{кг/ч} = \frac{84910.4}{3600} \, \text{кг/с} \approx 23.52 \, \text{кг/с}$
   • $c_{p1}$ - удельная теплоемкость дымовых газов (примерно 1.05 кДж/(кг·°C) = 1050 Дж/(кг·°C)).
   • $T_{1-1} = 390 \, °C$
   • $T_{1-2} = 150 \, °C$

   Подставим значения:

   $$Q = 23.52 \cdot 1050 \cdot (390 - 150) = 23.52 \cdot 1050 \cdot 240 \approx 5,885.76 \, \text{кВт}$$

Поскольку теплообменник работает в режиме рекуперации, тепловые потоки должны быть равны:

$$Q{дымовые газы}$$

Однако, в данном случае:

$$1160.52 \, \text{кВт} \neq 5885.76 \, \text{кВт}$$

Это указывает на то, что необходимо пересмотреть параметры или увеличить площадь теплообмена.

Для расчета площади теплообмена $S$ используем формулу:

$$S = \frac{Q}{\Delta T_{ср} \cdot U}$$

где:

• $\Delta T_{ср}$ - средняя разность температур,
• $U$ - коэффициент теплопередачи.

Для упрощения примем $U \approx 200 \, \textВт/(м^2 \cdot °C)$ (это значение может варьироваться в зависимости от конструкции и материалов).

1. :

   \Delta T{1-1} - T{1-2} - T_{2-1})}{2} = \frac{(390 - 90) + (150 - 70)}{2} = \frac{300 + 80}{2} = 190 \, °C

2. :

   $$S = \frac{1160.52 \times 1000}{190 \cdot 200} \approx 30.53 \, \text{м}^2$$

3. :

   $$S_{трубки} = \pi \cdot \left(\frac{d}{2}\right)^2 = \pi \cdot \left(\frac{0.037}{2}\right)^2 \approx 0.00108 \, \text{м}^2$$

4. :

   $$N = \frac{S}{S_{трубки}} = \frac{30.53}{0.00108} \approx 28200 \, \text{трубок}$$

5. : Предположим, что длина трубки $L$ равна 1 м (это значение может быть изменено в зависимости от конструкции):

   $$L_{общая} = N \cdot L = 28200 \cdot 1 \approx 28200 \, \text{м}$$

Таким образом, для рекуперативного теплообменного аппарата с заданными параметрами:

• Площадь теплообмена: $30.53 \, \text{м}^2$
• Количество трубок: $28200$
• Длина трубок: $28200 \, \text{м}$

Эти расчеты являются предварительными и могут требовать уточнения в зависимости от конкретных условий эксплуатации и проектирования.