 |
|
Теплоносителя всегда ниже конечной температуры горячего теплоносителя.
При противотоке (рис. 4.23) конечная температура холодной жидкости
Может быть выше конечной температуры горячей жидкости. Следовательно,
В аппаратах с противотоком можно нагреть холодную среду, при одинаковых
Рис. 4.22. Графики изменения температур теплоносителей при
прямотоке: а – при Wэ1< Wэ2; б – при Wэ1> Wэ2
Начальных условиях, до более высокой температуры, чем в аппаратах с пря-
Мотоком. Кроме того, наряду с изменениями температур изменяется также и
Разность температур между рабочими жидкостями (температурный напор)
ΔТ.
Величину ΔТ можно принять постоянной только в пределах элемен-
Тарной поверхности теплообмена dF. Поэтому уравнение теплопередачи для
Элемента поверхности теплообмена dF справедливо в дифференциальной
форме:
dQ = КΔТdF . (4.23)
Тепловой поток, переданный через всю поверхность F при постоянном
Среднем коэффициенте теплопередачи К, определяется интегрированием
уравнения (4.23): Q =∫F
KΔTdF = КFΔТср , (4.24)
где ΔТср _ средний логарифмический температурный напор по всей поверх-
Ности нагрева, определяемый формулой (в случае прямотока): ( ) ( )
К 2к
Н 2н
Н 2н 1к 2к
ср
LnТ Т
Т Т
Т Т Т Т
Т
−
−
− − −
Δ = (4.25)
В случае противотока формула (4.25) имеет вид:
м
б
Б м
ср
Ln Т
Т
Т Т
Т
Δ
Δ
Δ −Δ
Δ = , (4.26)
где ΔТб и ΔТм – соответственно большая и меньшая разность температур
Теплоносителей.
Рис. 4.23. Графики изменения температур теплоносителей при
противотоке: а – при Wэ1< Wэ2; б – при Wэ1> Wэ2
Если температура теплоносителей меняется линейно, то средний
Температурный напор в аппарате можно определить как разность средне-
арифметических значений конечных температур:
ΔТср = (Т'1 + Т''1)/2 _ (Т''2 + Т'2)/2 . (4.27)
Численные значения ΔТср для аппаратов с противотоком при одина-
ковых условиях всегда больше ΔТср для аппаратов с прямотоком, поэтому
Аппараты с противотоком имеют меньшие размеры.
Циклические процессы преобразования теплоты в работу.
Прямые и обратные круговые термодинамические процессы
Рассмотрим принципы работы тепловых машин, осуществляющих
Преобразование теплоты в работу (тепловых двигателей) и обратное преобра-
Зование _ работы в теплоту (холодильных установок).
Все указанные машины работают периодически, т. е. в основе их
Функционирования лежат круговые термодинамические процессы (циклы).
Если система, выведенная из исходного состояния, после ряда термодинами-
Ческих процессов возвращается в исходное состояние, то такая совокупность
Процессов называется круговым термодинамическим процессом, или
Циклом.
Для получения механической работы необходимо сообщить рабочему
Телу некоторое количество теплоты, что приведет к расширению рабочего
Тела, например газа, который при этом совершит определенное количество
Работы. После этого необходимо привести рабочее тело в исходное состоя-
Ние для того, чтобы его можно было вновь использовать для производства
Работы. Это означает, что необходимо отвести от рабочего тела некоторое
Количество теплоты, что и приведет к его сжатию и, следовательно, к возвра-