Учебное пособие подготовлено в рамках проекта

74 
 
5. 
При равных расходах воды и масла получаем: 
2
2
1
1
1
2
(
) /
20 1,99(120 31) / 4,19 38,5
t
t
c t
t
c


 
 





 о
С. 
6. 
Для построения графика распределения температур в охладителе 
по  оси 
Х
 
откладываем  произвольное  значение  площади  поверхности 
теплообмена  F ,  а  по  оси 
Y – значения  температур  теплоносителей, 
причем  при  прямотоке  слева  откладываем  значения  температур  перE
вого  теплоносителя – на  входе,  второго – на  выходе;  справа – темпеE
ратуру  первого  теплоносителя  на  выходе,  второго – на  входе  в  охлаE
дитель (рис.4.2 и 4.3).  
а 
б 
 
Рис. 4.2. К задаче 12.1. Температурный график для 

1
2
G
G
: 
а – прямоток; б – противоток 
 
Рис. 4.3. К задаче 12.1. Температурный график для 

1
2
G
G
: 
а – прямоток; б – противоток 

75 
 
Задача 12.2.
 
В  воздухоподогревате  воздух  нагревается  от  темпеE
ратуры 
2
t

 
до  температуры 
2
t

=220
о
С,  а  горячие  газы  охлаждаются  от 
температуры 
1
t
 до температуры 
1
t
 =270
о
С. 
1.  Определить  среднелогарифмический  температурный  напор  для 
случаев движения по прямотоку и противотоку. 
2. 
Определить среднелогарифмический температурный напор, если 
газ и воздух движутся по схеме «перекрестный ход». 
3. 
Сравнить  полученные  результаты  и  построить  температурные 
графики.  
Решение  
1. 
Определим исходные данные для решения этой задачи (см. прил.1, 
вариант 0). 
Номер схемы «перекрестный ход» – №1. 
1
t

=400
о
С, 
1
t

=270
о
С, 
2
t

=20
о
С, 
2
t

=220
о
С.  
2. 
Среднелогарифмический напор при прямотоке найдем по формуE
ле (4.5), для этого построим температурный график (рис.4.4): 
б
1
2
t
t
t
 
  
; 
м
1
2
t
t
t
 
  
, 
1
2
1
2
1
2
1
2
(
) (
)
(400 20) (270 220)
70,5
380
(
)
ln
ln
50
(
)
t
t
t
t
t
t
t
t
t
 
 






 






 





 





 о
С
. 
3. 
Среднелогарифмический
 
напор
 
при
 
противотоке
 
рассчитаем
 
по
 
формуле
 (4.5) 
с
 
учетом
 
другого
 
температурного
 
графика
 (
рис
.4.4): 
б
1
2
t
t
t
 
   ; 
м
1
2
t
t
t
 
    
1
2
1
2
1
2
1
2
(
) (
)
250 180
172
250
(
)
ln
ln
180
(
)
t
t
t
t
t
t
t
t
t
 
 




 






 





 





 о
С
. 
4. 
Среднелогарифмический
 
напор
 
при
 «
перекрестном
 
ходе
» 
тепло
E
носителей
 
по
 
схеме
 1 (
рис
.4.5) 
определяем
 
по
 
номограмме
 (
см
. 
прил
.3,  
рис
. IEXI) 
в
 
зависимости
 
от
 
параметров
 
P
 
и
 
R
: 




(220 20) / (400 20) 0,53
P
, 




(400 270) / (220 20) 0,65
R
, 
  0,94 . 
Тогда
 
в
 
соответствии
 
с
 
формулой
 (4.7) 
получим
: 
прот
пер
0,94 172 161,7
t
t

 
 


о
С
. 

76 
 
а
 
б
 
 
Рис. 4.4. К задаче 12.2. Температурный график:  
а – прямоток; б – противоток 
 
 
Рис. 4.5. К задаче 12.2. Схема перекрестного хода 
 
5. 
Наибольший
 
температурный
 
напор
, 
а
 
следовательно
, 
лучшие
 
характеристики
 
теплообмена
 
получены
 
при
 
движении
 
теплоносителей
 
по
 
схеме
 
противотока
: 
прот
пер
прям
t
t
t

 
 
.  

77 
 
Задача 12.3.
 
Определить
 
площадь
 
поверхности
 
нагрева
 
водяного
 
экономайзера
, 
в
 
котором
 
теплоносители
 
движутся
: 
а
) 
по
 
противотоку
; 
б
) 
по
 
прямотоку
, 
если
 
известны
 
следующие
 
величины
: 
температура
 
газов
 
на
 
входе
 
1
t
, 
расход
 
газов
 
G
1
, 
т
/
ч
, 
температура
 
воды
 
на
 
входе
 
2
t
 , 
расход
 
воды
 
G
2
, 
т
/
ч
. 
Количество
 
передаваемой
 
теплоты
 
Q=
30 
МВт
, 
коэффициент
 
теплопе
E
редачи
 
от
 
газов
 
к
 
воде
 
k=
80 
Вт
/(
м
2
·
К
). 
Потери
 
в
 
окружающую
 
среду
 
не
 
учитывать
.
 
 
Решение  
1. 
Определим
 
исходные
 
данные
 
для
 
решения
 
этой
 
задачи
 (
см
. 
прил
.1, 
вариант
 0): 
1
t
=430
о
С
, 
2
t
 =40
о
С
, 
2
t
 =220
о
С
; 
G
1
=300 
т
/
ч
=83,3 
кг
/
с
; 
G
2
=150 
т
/
ч
=41,6 
кг
/
с
.  
2. 
По
 
начальной
 
температуре
 
газов
 
и
 
воды
 
находим
 
из
 
таблиц
 
значения
 
удельных
 
теплоемкостей
 
теплоносителей
: 

1
1,152
c
 
кДж
/(
кг
·
К
);
 

2
4,174
c
 
кДж
/(
кг
·
К
). 
3. 
По
 
уравнению
 
теплового
 
баланса
 (4.1) 
вычисляем
 
конечную
 
температуру
 
газов
: 
1 1
1
1
(
)
Q
m c t
t
 


, 
1
1
1 1
/ (
) 430 30000 / (83,3 1,152) 221,6
t
t
Q
G c
 
 




 о
С
. 
4. 
По
 
уравнению
 
теплового
 
баланса
 (4.1) 
находим
 
конечную
 
тем
E
пературу
 
воды
 
2
2
2 2
/ (
) 40 30000 / (41,6 4,174) 155,2
t
t
Q
G c


 




 о
С. 
5. 
Строим
 
температурные
 
графики
 
для
 
схем
 
противотока
 
и
 
пря
E
мотока
 (
рис
.4.6) 
прот
пер
прям
t
t
t

 
 
.  
6. 
Среднелогарифмический
 
напор
 
для
 
противотока
  
б
390
t
 
 о
С
; 
м
66,4
t
 
 о
С
, 
прот
390 66,4
79,6
390
ln
66,4
t










 о
С
. 
 

78 
 
а
 
б
 
 
Рис. 4.6. К задаче 12.3. Температурный график:  
а – прямоток; б – противоток 
 
7. 
Среднелогарифмический
 
напор
 
для
 
прямотока
  
б
274,8
t
 
 о
С
; 
м
181,6
t
 
 о
С
, 
прям
274,8 181,6
97,75
274,8
ln
181,6
t










 о
С
. 
8. 
Находим
 
площадь
 
поверхности
 
водяного
 
экономайзера
 
при
 
дви
E
жении
 
теплоносителей
 
по
 
схеме
 
противотока
: 
1
прот
30000
4,71
79,6 80
Q
F
t
k






 
м
2
. 
9. 
Определяем
 
площадь
 
поверхности
 
водяного
 
экономайзера
 
при
 
движении
 
теплоносителей
 
по
 
схеме
 
прямотока
: 
2
прям
30000
3,83
97,95 80
Q
F
t
k






 
м
2
. 
 
 
Задача 12.4.
 
Как
 
изменится
 
площадь
 
поверхности
 
теплообмена
 
во
E
дяного
 
экономайзера
 
из
 
задачи
 12.3, 
если
 
расход
 
греющего
 
теплоно
E
сителя
 
увеличится
 
в
 2 
раза
, 
при
 
том
 
же
 
значении
 
его
 
конечной
 
температуры
? 
 

79 
 
Решение  
1. 
Исходные
 
данные
 
возьмем
 
из
 
задачи
 12.3. 
2. 
Определим
 
количество
 
отданной
 
теплоты
 
по
 
уравнению
 
тепло
E
вого
 
баланса
 (4.1): 
1 1
1
1
(
) 166,6 1,152(430 221,6) 39996,8
Q G c t
t
 






 
кВт
. 
3. 
Рассчитаем
 
конечную
 
температуру
 
нагреваемой
 
воды
: 
2
2
2 2
/ (
) 40 39996,8 / (41,6 4,174) 270,3
t
t
Q
G c


 




 о
С
. 
4. 
Строим
 
температурные
 
графики
 
для
 
схем
 
противотока
 
и
 
пря
E
мотока
 (
рис
.4.7) 
прот
пер
прям
t
t
t

 
 
 
а
 
б
 
 
Рис.4.7. К задаче 12.4. Температурный график: 
а – прямоток; б – противоток 
6. 
Среднелогарифмический
 
напор
 
для
 
противотока
  
б
181
t
 
 о
С
; 
м
150
t
 
 о
С
, 
прот
181 150
71,7
181
ln
150
t










 о
С
. 
7. 
Среднелогарифмический
 
напор
 
для
 
прямотока
  
б
390
t
 
 о
С
; 
м
49
t
 
 о
С
, 
прям
390 49
71,5
390
ln
49
t










 о
С
. 

80 
 
8. 
Находим
 
площадь
 
поверхности
 
водяного
 
экономайзера
 
при
 
дви
E
жении
 
теплоносителей
 
по
 
схеме
 
противотока
: 

1
6972,9
F
 
м
2
. 
9. 
Определяем
 
площадь
 
поверхности
 
водяного
 
экономайзера
 
при
 
движении
 
теплоносителей
 
по
 
схеме
 
прямотока
: 

2
6992,45
F
 
м
2
. 
 
4.1.2. Контрольные задачи 
Задача 12.5.
 
Масло
 
марки
 
МС
 
поступает
 
в
 
маслоохладитель
 
с
 
температурой
 
ж1
t
 =70 °
С
 
и
 
охлаждается
 
до
 
температуры
 
ж1
t
 =30 °
С
. 
Температура
 
охлаждающей
 
воды
 
на
 
входе
 
ж2
t
 =20 °
С
. 
Определить
 
температуру
 
воды
 
на
 
выходе
 
из
 
маслоохладителя
, 
если
 
расходы
 
масла
 
и
 
воды
 
равны
 
соответственно
 
G
1
=1·10
4 
кг
/
ч
 
и
 
G
2
=2.04·10
4
 
кг
/
ч
. 
Потерями
 
теплоты
 
в
 
окружающую
 
среду
 
пренебречь
 
Ответ: 
ж2
t

=
30 °
С
. 
Задача 12.6.
 
До
 
какой
 
температуры
 
будет
 
нагреваться
 
вода
 
в
 
маслоохладителе
, 
если
 
расходы
 
масла
 
и
 
воды
 
будут
 
одинаковыми
: 
G
1
=G
2
, 
а
 
температуры
 
ж1
t
 , 
ж1
t
 , 
ж2
t

такими
 
же
, 
как
 
в
 
задаче
 12.5? 
Ответ: 
ж2
t
 =40,4°C. 
Задача 12.7.
 
В
 
противоточный
 
водо
E
водяной
 
теплообменник
, 
имеющий
 
площадь
 
поверхности
 
нагрева
 
F=
2 
м
2
, 
греющая
 
вода
 
посту
E
пает
 
с
 
температурой
 
ж1
t

=
85 °
С
; 
ее
 
расход
 
G
1
=2000 
кг
/
ч
. 
Расход
 
нагре
E
ваемой
 
воды
 
G
2
=1500 
кг
/
ч
 
и
 
ее
 
температура
 
на
 
входе
 
в
 
теплообменник
 
ж2
t

=
25 °
С
. 
Определить
 
количество
 
передаваемой
 
теплоты
 
и
 
конечные
 
темпе
E
ратуры
 
теплоносителей
, 
если
 
известно
, 
что
 
коэффициент
 
теплопере
E
дачи
 
от
 
нагретой
 
воды
 
к
 
холодной
 
k
=1400 
Вт
/(
м
2
·°
С
). 
Ответ: 
Q=
69,8 
кВт
;
 
ж1
t
 =55°
С; 
ж2
t

=
65°
С
.
 
 
4.1.3. Контрольные вопросы 
1. 
Что
 
называется
 
теплообменным
 
аппаратом
? 
Каково
 
его
 
назна
E
чение
?  
2. 
Как
 
можно
 
разделить
 
теплообменные
 
аппараты
 
по
 
принципу
 
их
 
действия
?  
3. 
Какие
 
существуют
 
типы
 
расчетов
 
теплообменников
?  

81 
 
4. 
Запишите
 
уравнения
 
теплового
 
баланса
 
и
 
теплопередачи
 
для
 
теплообменника
.  
5. 
Назовите
 
основные
 
схемы
 
движения
 
теплоносителей
 
в
 
теплооб
E
менниках
.  
6. 
Как
 
определить
 
среднюю
 
разность
 
температур
 
теплоносителей
?  
7. 
Когда
 
можно
 
пользоваться
 
среднеарифметической
 
разностью
 
температур
 
теплоносителей
 
вместо
 
среднелогарифмической
?  
8. 
Объясните
 
принцип
 
расчета
 
конечных
 
температур
 
тепло
E
носителей
 
в
 
теплообменных
 
аппаратах
.  
9. 
Что
 
называется
 
водяным
 
эквивалентом
 
теплоносителя
 
и
 
как
 
он
 
влияет
 
на
 
характер
 
изменения
 
температуры
 
теплоносителей
 
вдоль
 
поверхности
 
теплообмена
?  
10. 
Каковы
 
преимущества
 
противотока
 
перед
 
прямотоком
?  
11. 
При
 
какой
 
схеме
 
движения
 
тепловой
 
поток
, 
передаваемый
 
от
 
одного
 
теплоносителя
 
к
 
другому
 
в
 
теплообменном
 
аппарате
, 
будет
 
больше
? 
Ответ
 
пояснить
 
с
 
помощью
 
аналитических
 
зависимостей
. 

82 
 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 
1. 
Дульнев
, 
Г
.
Н
. 
Основы
 
теории
 
тепломассообмена
  [
Текст
]  /   
Г
.
Н
. 
Дульнев
, 
С
.
В
. 
Тихонов
. – 
СПб
.: 
СПбГУИТМО
, 2010. 
2. 
Чередниченко
, 
В
.
С
. 
Теплопередача
  [
Текст
]: 
учеб
. 
пособие
 
для
 
вузов
: 
в
 2 
ч
. – 
Ч
. 1: 
Основы
 
теории
 
теплопередачи
 / 
В
.
С
. 
Чередниченко
  
[
и
 
др
.]; 
под
 
ред
. 
В
.
С
. 
Чередниченко
. – 2E
е
 
изд
., 
перераб
. 
и
 
допол
. – 
Новосибирск
: 
Изд
E
во
 
НГТУ
, 2008. 
3. 
Аметистов
, 
Е
.
В
. 
Основы
 
теории
 
теплообмена
 [
Текст
] /  
Е
.
В
. 
Аме
E
тистов
, 
Г
.
Я
. 
Соколов
, 
Е
.
С
. 
Платунов
. –
М
.: 
Изд
E
во
 
МЭИ
, 2000. 
4. 
Бойков
, 
Г
.
П
. 
Основы
 
тепломассообмена
  [
Текст
] / 
Г
.
П
. 
Бойков
, 
Ю
.
В
. 
Видин
, 
В
.
Н
. 
Журавлев
. – 
Красноярск
, 2000. 
5. 
Теплотехника 
[
Текст
]/ 
под
 
общ
. 
ред
. 
В
.
Н
. 
Луканина
. – 
М
.: 
Высшая
 
школа
, 2002. 
6. 
Краснощеков
, 
Е
.
А
. 
Задачник
 
по
 
теплопередаче
  [
Текст
]: 
учеб
. 
пособие
 
для
 
вузов
 / 
Е
.
А
. 
Краснощеков
, 
А
.
С
. 
Сукомел
. – 
М
.: 
Энергия
, 
1980. 
7. 
Кутателадзе
, 
С
.
С
. 
Теплопередача
 
и
 
гидродинамическое
 
сопротив
E
ление
 [
Текст
]: 
справ
. 
пособие
 / 
С
.
С
. 
Кутателадзе
. – 
М
.: 
Энергоатомиз
E
дат
, 1990. 
8. 
Михеев
, 
М
.
А
. 
Основы
 
теплопередачи
  [
Текст
] / 
М
.
А
. 
Михеев
, 
И
.
М
. 
Михеева
. – 
М
.: 
Энергия
, 1980. 
9. 
Исаченко
, 
В
.
П
. 
Теплопередача
 [
Текст
] / 
В
.
П
. 
Исаченко
, 
В
.
А
. 
Оси
E
пова
, 
А
.
С
. 
Сукомел
. – 
М
.: 
Энергоиздат
, 1981. 
10. 
Фокин
, 
В
.
М
. 
Основы
 
технической
 
теплофизики
  [
Текст
]: 
мо
E
ногр
. / 

Достарыңызбен бөлісу: