logo
КАСАТКИН

Тепловые балансы

Тепло, отдаваемое более нагретым теплоносителем (С!), затрачивается на нагрев более холодного теплоносителя (<32), и некоторая относительно небольшая часть тепла расходуется на компенсацию потерь тепла аппа­ратом в окружающую среду ((?„). Величина в теплообменных аппара­тах, покрытых тепловой изоляцией, не превышает —3—5% полезно используемого тепла. Поэтому в расчетах ею можно пренебречь. Тогда тепловой баланс выразится равенством

С = = Сг

где £? — тепловая нагрузка аппарата.

Пусть массовый расход более нагретого теплоносителя составляет его энтальпия * на входе в аппарат /1н и на выходе из аппарата /1к. Соответственно расход более холодного теплоносителя — 02, его начальная энтальпия /2н и конечная энтальпия /2к. Тогда уравнение теплового бзлзнсз

С = Ох (/,■ - /1К) = 0г (/2к - /2Н) (VI 1,1)

Если теплообмен протекает без изменения агрегатного состояния теп­лоносителей, то энтальпии последних равны произведению теплоемкости с на температуру (:

— Лк — сиАк

^2К = С2К^2К ^2Н = С2Н^2Н

* Энтальпия при 0° С условно принимается равной нулю.

262

Гл. VII. Основы теплопередачи в химической аппаратуре

Величины с1н и с1к представляют собой средние удельные тепло­емкости более нагретого теплоносителя в пределах изменения температур от 0 до 11н (па входе в аппарат) и до /1к (на выходе из аппарата) соответ­ственно. Величины с2н и с2к — средние удельные теплоемкости более холодного теплоносителя в пределах 0—I2н и 0—12к соответственно. В пер­вом приближении вместо средних удельных теплоемкостей в выражения энтальпий могут быть подставлены истинные удельные теплоемкости, отвечающие среднеарифметической температуре, например И2, при изме­нении температур от 0 до {.

В технических расчетах энтальпии часто не рассчитывают, а находят их значения при данной температуре из тепловых и энтропийных диаграмм или из справочных таблиц.

Если теплообмен протекает при изменении агрегатного состояния теплоносителя (конденсация пара, испарение жидкости и др.) или в про­цессе теплообмена протекают химические реакции, сопровождаемые тепловыми эффектами, то в тепловом балансе должно быть учтено тепло, выделяющееся при физическом или химическом превращении. Так, при^- конденсации насыщенного пара, являющегося греющим агентом, вели­чина /1н в уравнении (VII, 1) представляет собой энтальпию поступающего в аппарат пара, а /1к — энтальпию удаляемого парового конденсата.

В случае использования перегретого пара его энтальпия /1н скла­дывается из тепла, отдаваемого паром при охлаждении от температуры до температуры насыщения tнac, тепла конденсации пара и тепла, выде­ляющегося при охлаждении конденсата:

= О (/щ Iхк) = ®сп (^п — ^нас) “Ь "Ь ((нас — ^к) (VI 1.2)

где г — удельная теплота конденсации, дж/кг\ сп и ск — удельные теплоемкости пара и конденсата, дж/(кг- граду, /к — температура конденсата на выходе из аппарата.

При обогреве насыщенным паром, если конденсат не охлаждается, т. е. /к = /п — ^нас. первый и третий члены правой части уравнения (VI 1,2) из теплового баланса исключаются.

Произведение расхода теплоносителя й на его среднюю удельную теплоемкость с условно называется водяным эквивалентом Численное значение V? определяет массу воды, которая по своей тепло­вой емкости эквивалентно количеству тепла, необходимому для нагрева­ния данного теплоносителя ■на 1 °С, при заданном его расходе. Поэтому если теплоемкости обменивающихся теплом жидкостей (с1 и с2) можно считать не зависящими от температуры, то уравнение теплового баланса (VII,!) принимает вид

С ~ (^1Н ^1к) = ®2с2 (^2К — ^2н) (VI1,3)

ИЛИ

Я = ИС'1(^-(1к)=И{'г (<2К —<.■) (VI 1.3а)

где И Г2 — водяные эквиваленты нагретого и холодного теплоносителя соответственно.

  1. Yandex.RTB R-A-252273-3
    Yandex.RTB R-A-252273-4