Calculul termic al schimbătoarelor de căldură

Calculul termic al schimbatoarelor de caldura

Prin efectuarea unui bilant termic real al unui schimbator de caldura se urmareste determinarea randamentului termic al acestuia. In cazul in care acesta nu este corespunzator, se impune luarea unor masuri de imbunatatire.

Ecuatia generala a bilantului termic este:

[ W ] , (13.1)

unde: este fluxul de caldura cedat de agentul termic primar; - fluxul de caldura primit de agentul termic secundar, iar - fluxul de caldura pierdut in mediul ambiant prin convectia si radiatia termica a suprafetei exterioare a aparatului, in W. Randamentul termic este:

[ % ] . (13.2)

Pentru determinarea fluxurilor de caldura ale agentilor termici, se considera cazul unui schimbator de caldura de suprafata, cu schimbarea starii de agregare a agentului termic primar, de la abur saturat la lichid, agentul termic secundar fiind apa (fig.13.4).

Fig.13.4. Evolutia temperaturii agentilor termici.

Astfel consideram ca agentul termic primar 1, trece in acelasi aparat, din starea de vapori saturati uscati (1) in starea de lichid (4) (fig.13.4,a.), in portiunea (1,2-3), functionand in regim de condensare, iar in portiunea (3-4) in regim de racire la p = ct.. Agentul secundar 2, din starea initiala caracterizata prin temperatura t'2 trece in starea finala caracterizata prin temperatura t"2 (fig.13.4,b.). Notam cu indice (1) agentul primar si cu indice (2) agentul secundar.

[W ] , (13.3)

[W], (13.4)

in care: Dm1, Dm2 sunt debitele masice ale celor doua fluide, in kg/s; lc- caldura latenta de condensare, in kJ/kg; hi- entalpiile specifice ale agentilor termici in punctele considerate, la temperaturile prezentate in fig.13.4.,in kJ/kg ; ti- temperatura in punctele respective, in oC; caldura specifica la presiune constanta a apei, in kJ/(kg.K).

Din relatiile (13.3) si (13.4) rezulta ca fluxurile termice ale celor doi agenti termici pot fi determinate fie cunoscand entalpiile acestora in punctele considerate, fie cunoscand caldurile masice medii si temperatura in punctele corespunzatoar