3 curs metode
DESCRIPTION
pptTRANSCRIPT
CALCULUL TERMIC AL CALCULUL TERMIC AL SCHIMBATOARELOR DE CALDURASCHIMBATOARELOR DE CALDURA
7 variabile independente: 2 debite: M1 şi M2 ; 4 temperaturi: T1i , T1e , T2i , T2e ; suprafaţa de schimb de căldură: S.
calculul de proiectare, care presupune obligatoriu determinarea suprafeţei de transfer de căldură S, celelalte 6 mărimi fiind legate în ecuaţia bilanţului termic;
calculul de verificare sau de stabilire a unui regim nenominal de funcţionare, la care pentru un aparat dat (S cunoscută) se urmăreşte determinarea sarcinii termice pe care o poate transfera aparatul, a temperaturilor agenţilor termici la ieşirea din aparat, a unui debit şi unei temperaturi, sau a altei combinaţii de 2 mărimi.
Metode de calcul termic Metode de calcul termic a schimbatoarelor de a schimbatoarelor de
calduracalduraMetoda Tmed;Metoda -NTC;Metoda P-NTC2;Metoda -P-R-NTC2;Metoda grafo-analitica.
1 .
CTT
T ei
222
2 p r o p r i e t ă ţ i l e f l u i d u l u i s e c u n d a r l a t e m p e r a t u r a T 2 ;
2 . WTTcMQ iep 22222 ;
3 . CcM
QTTTTcMQQQp
ieeip
r
111111111
1
2
;
4 .
CTT
T ei
211
1 p r o p r i e t ă ţ i l e f l u i d u l u i p r i m a r l a t e m p e r a t u r a T 1 ;
5 .
KmWKR Sp 221 ,, ;
6 . C
TT
TTT med
min
max
minmax
ln;
7 . 2mTK
QSmedS
.
Metoda Metoda TTmedmed – Calcul de – Calcul de proiectareproiectare
M1, T1i
M2, , T2i
T1e=?T2e
S = ?
Metoda Metoda TTmedmed – Calcul de verificare – Calcul de verificare
M1, T1i
M2, , T2i
T1e=?T2e=?
S
;.1 1eTAleg
;...2.2 1111 TtemplaprimarflpropTTT ei
;,,.5 21 Sp KR
;ln.6min
maxminmax T
TTTTmed
;.7 medScalc TSKQ
;%100.8 calccalc QQQ
;.3 222222222
1
1 pieiep cMQTTTTcMQQQr
..10 222211111 pcalciepcalcicalcee cMQTTsicMQTTT
;10%1;)2(
%,1.9
11
11111111
DacaTTcudinreiasecalculul
cMQTTTTcMQatunciDacacalcee
pcalcicalce
calceipcalc
;.sec..2.4 2222 TtemplaundarflpropTTT ei
Eficienţa () schimbătorului de căldură se defineşte ca raportul dintre fluxul termic transferat în aparat şi fluxul maxim care s-ar putea schimba dacă curgerea ar fi în contracurent şi suprafaţa de transfer de căldură ar fi infinită:
Metoda Metoda -NTC-NTC
ii
ei
ii
ie
TTCTTC
TTCTTC
QQ r
21min
1111
21min
222
max
Numărul de unităţi de transfer de căldură (NTC) se defineşte ca produsul dintre coeficientul global de transfer şi suprafaţa de transfer de căldură, raportat la capacitatea termică a agentului termic:
111
1C
SKdSKC
NTC s
ss
222
1C
SKdSKC
NTC s
ss
Relatia dintre Relatia dintre -NTC-NTCii TTT 21max
NTC
(%)
Cmin/Cmax = ct.
500
100
1
0
Tip curgere
curgeriitipul
CCCNTCf ,*,
max
minmax
Legătură directă dintre eficienţă () şi parametrii P şi R:
• R = C2/C1 < 1 PTTTT
ii
ie
21
22 ;
• 1/ 12 CCR .2122
12 RP
TTTT
CC
ii
ie
maxmax
maxminmax TT
NTCTCTSK
QQ medmeds
Relatia Relatia -NTC pentru curgerea in echicurent-NTC pentru curgerea in echicurent
222111 dTcMdTcMQd pp
dSTTKQd s 21
222
111 ;
pp cMQddT
cMQddT
221121
11
pp cMcMQdTTd
dScMcM
KTTTTd
pps
221121
21 11
opp
see
ii ScMcM
KTTTT
221121
21 11ln
11
22
22
221121
21
1
11ln
p
p
p
os
ppos
ii
ee
cMcM
cMSK
cMcMSK
TTTT
Relatia Relatia -NTC pentru curgerea in echicurent-NTC pentru curgerea in echicurent
11
22
2221
21 1expp
p
p
os
ii
ee
cMcM
cMSK
TTTT
eip
pie TT
cMcM
TTQQr
2211
22112
1
1
ii
ei
p
p
ii
eieippii
T
ii
eeippi
TTTT
cMcM
TTTTTTcMcMTT
TTTTTcMcMT i
21
22
11
22
21
2222112221
21
22211221
11
/
/ 2
11
22
2221
22
11
22 1exp11p
p
p
os
ii
ie
p
p
cMcM
cMSk
TTTT
cMcM
ii
iep TT
TTCcMCDaca
21
22min222,
max
minmax
max
min 1exp11CCNTC
CC
maxmax
min* ; NTCNCCC
*1
*1exp1C
CN
Relaţii de calcul pentru eficienţă Relaţii de calcul pentru eficienţă în funcţie de în funcţie de NTCNTCmaxmax, , C*=CC*=Cminmin/C/Cmaxmax şi tipul curgerii şi tipul curgerii
Nr.
crt
Tipul curgerii = f (N, C*) N = f (, C*)
1 contracurent
**
*
1exp11exp1
CNCCN
11ln
11
**
CCN
2 echicurent
*
*
11exp1
CCN
C
CN
111ln
3 Curent încrucişat, ambele fluide neamestecate
nC
nNC*
* 1expexp1
unde, n = N-0,22
4 Orice schimbător la care un fluid îşi schimbă starea de agregare (C* =0)
= 1 - e-N N = - ln(1 - )
Nomograme pentru determinareaNomograme pentru determinarea eficienţ eficienţeiei funcţie de funcţie de NTCNTCmaxmax, , C*=CC*=Cminmin/C/Cmaxmax şi tipul curgerii şi tipul curgerii
Metoda Metoda NTC – Calcul de NTC – Calcul de proiectareproiectare
1. Determinarea tuturor temperaturilor şi debitelor necunoscute (din ecuaţia bilanţului termic);
2. Calculul capacităţilor termice C1 şi C2 şi stabilirea mărimilor Cmin, Cmax , C*;
3. Calculul eficienţei aparatului:
4. Determinarea grafică sau analitică a lui NTCmax, în funcţie de , C* şi tipul ales de curgere;
5. Determinarea coeficientului global de schimb de căldură KS;
6. Determinarea suprafeţei de schimb de căldură necesară:
ii
ei
ii
ieTTC
TTCTTC
TTCQ
Q r
21min
1111
21min
222
max
M1, T1i
M2, , T2i
T1e=?T2e
S = ?
2maxmin mKNTCC
Ss
Metoda Metoda NTC – Calcul de NTC – Calcul de verificareverificare
;;.1 2211 iip TfcpTfc
;*,max
,min.2
max
min
21max
21min
222
111
CCC
CCCCCC
cMC
cMC
p
p
;,,.3 21 Sp KR
M1, T1i
M2, , T2i
T1e=?T2e=?
S
;.4
minmax C
SKNTC S
;.6 21min ii TTCQ
.;.722
2211
11p
iep
ie cMQTT
cMQTT
;curgerii tipul,,.5
max
minmax
CCNTCf
Metoda P-NTCMetoda P-NTC22 (P-NTC (P-NTCtt))
P TT
T TT Td
e i
i i
2 2 2
1 2max
ii TTMMS 2121 ,,,,
alesT e 2
eim TTT 222 5,0 3
alesT e 1
1 eim TTT 111 5,0
mp
mp
Tfc
Tfc
22
11
11
222211
p
iepi
calce cM
TTcMTT
Da2
2
12
222
111
/ CCR
cMC
cMC
p
p
Coeficientul global de transfer de caldura, KS
22 C
SkNTC s
RNTCfP ,2
)( 2122 iiicalce TTPTT
01,02
22
ce
ece
T
TT
calcee TT 22
Nu
3Da
calce
calce TT 21 ,
STOP
calcee TT 11 1 01,0
1
11
calce
calcee
T
TTNu
22 C
SKNTC s
Metoda Metoda -P-R-NTC-P-R-NTC22
TT T
med
i i1 2
P TT
T TT Td
e i
i i
2 2 2
1 2max
R CC
TT
T TT T
i e
e i
2
1
1
2
1 1
2 2
22 C
SKNTC s
Metoda grafo-analiticaMetoda grafo-analitica
211
1
111, 1 m
WTTT
q pS
2
2
2
2
212, 11 m
WTTTq
p
p
p
p
pS
T1
1
T2
2
Tp1 Tp2
p
p
qS
21 TTTmed