Bilanț termic în regim staționar la schimbătorul de căldură tip Țeavă în Țeavă

REZUMAT

În această lucrare se prezintă bilanțul termic pentru schimbătorul de căldură, calculul căldurii cedate de apa caldă, al căldurii primite de apa rece, calculul pierderilor și raportarea lor la cantitate totală de căldură cedată. De asemenea, se efectuează evaluarea procentului de pierderi și justificarea acestuia. Lucrare punctează și realizarea profilelor de temperatură pentru cele trei seturi de date exerimentale. Totodată, lucrarea cuprinde și determinarea Tlog pentru fiecare diagramă, determinarea ariei de transfer termic a schimbătorului de căldură (AT), determinarea coeficientului total de transfer termic (KT). Acesta este coeficientul de transfer termic obținut specific schemei de circulație analizată.

1. INTRODUCERE

1.1. SCOPUL LUCRĂRII

Verificarea experimentală a bilanțului termic în regim staționar pentru schimbătorul de căldură de tip „țeavă în țeavă”. Calculul și justificarea pierderilor de căldură în schimbător.

1.2. NOȚIUNI TEORETICE

Schimbătorul de căldură de tip „țeavă în țeavă” reprezintă exemplul clasic de transfer a căldurii în regim staționar (profilele de temperatură nu variază în timp) la temperaturi variabile în spațiu.

Variația temperaturii fluidelor cu lungimea țevii este reprezentată în fig. 1a și 1b, pentru cele două situații de circulație a fluidelor: echicurent (e.c.), respectiv contracurent (c.c.).

Transmiterea căldurii se realizează în acest caz în mod indirect (fluidele ce schimbă căldura între ele nu intră în contact fizic), prin intermediul țevii interioare. Fluidul cald cedează în timpul procesului de răcire o cantitate de căldură Q. O parte din aceasta este preluată de către fluidul rece, restul disipându-se la exterior sub formă de pierderi. Ecuația de bilanț termic în regim staționar, în condițiile date, are forma:

(1)

în care: GT - debitul termic, W;

G1 - debitul masic de fluid cald, kg/s;

Q2 - cantitatea de căldură primită în proces, W;

G2 - debitul masic de fluid rece, kg/s;

c1 - căldura specifică medie a fluidului cald, între t1,i și t1,e, J/kg/K;

t1,i și t1,e - temperaturile de intrare respectiv ieșire din schimbător ale fluidului cald, grd;

QP - pierderile de căldură spre exterior, exprimate sub formă de debit termic, W;

În practică se recomandă ca pierderile de căldură să nu depășească 5-10% din căldura utilă a procesului. Din construcție, schimbătorul din instalația prezentă asigură această necesitate. Dacă din datele experimentale rezultă o valoare mai mare a diferenței între căldura cedată și căldura primită, motivul trebuie căutat în precizia colectării datelor experimentale.