W Wymienniki ciepła

Transkrypt

1 W 60 Wymiennik poprzecznoprądowy Wymiennik przeciwprądowy Wymiennik współpr prądowy Parowacz Skraplacz Paliwa chemiczna Własności paliw chemicznych

2 w a sąs urządzeniami, w kórych realizowana jes wymiana ciepła a miedzy dwoma płynami p przez ściankę sałą łą.. Warunkiem wymiany ciepła a oprócz róŝnicy r emperaur płynów w jes ruch płynp ynów w względem ścianki sałej

3 w Ze względu na kierunek ruchu płynów w względem siebie rozróŝniamy: wymienniki współpr prądowe wymienniki przeciwprądowe wymienniki poprzecznoprądowe. 3

4 w 4

5 w T,, T, T,/ T,/ T,/ T, T,/ 5 T,

6 w Dla wymiennika poprzecznoprądowego wysępuj pują emperaury pośrednie, wynikające z wymiany ciepła a płynp ynów częś ęściowo ogrzanych (T,/ i T,/ ) i częś ęściowo schłodzonych (T,/ i T,/ ) Zmniejsza o inensywność wymiany ciepła a i zmienia emperaurę ścianki W zaleŝno ności od rzeczywisej róŝnicy r emperaur najwyŝsza emperaura ścianki moŝe e wysąpi pić dla emperaury T, lub T,/ 6

7 w T, T, T, T, 7

8 w 8

9 w T T, T, T, T, 9 x

10 w RóŜnica emperaur płynu p grzejnego i grzanego jes sała a wzdłuŝ całego wymiennika ciepła Temperaura ścianki jes wyŝsza od srony wlou płynu p grzejnego Od srony wlou płynu p grzejnego ścianka wymiennika moŝe e ulec przegrzaniu 0

11 w

12 w

13 w T, T, T, T, 3

14 w T T, T, T, T, x 4

15 w Temperaura końcowa płynu p grzanego jes w wymienniku przeciwprądowym wyŝsza niŝ w wymienniku współpr prądowym przy ych samych emperaurach wloowych w obu wymiennikach Średnia róŝnica r emperaur w wymienniku przeciwprądowym jes wyŝsza, niŝ w wymienniku współpr prądowym Wymiennik przeciwprądowych przy ych samych gabaryach wymienia większ kszą ilość ciepła a od wymiennika współpr prądowego 5

16 w 6

17 w Ciecz podczas wrzenia i para podczas skraplania nie zmieniają swojej emperaury Wrzenie i skraplanie odbywa się na ściance, czyli jes procesem przejmowania ciepła Wrzenie i skraplanie charakeryzują się bardzo duŝymi współczynnikami przejmowania ciepła 7

18 w Wrzenie objęo ościowe wysępuje wówczas, w wczas, gdy ciecz w całej objęo ości jes ogrzana do emperaury nasycenia Wrzenie powierzchniowe wysępuje wówczas, wczas, gdy emperaura nasycenia jes osiągana ylko w warswie cieczy sykającej się ze ścianką Wrzenie jednorodne wysępuje wówczas, w wczas, gdy ciepło o dosarczane jes nie przez ściankę,, a do całej objęo ości cieczy 8

19 w Tworzenie się pęcherzyków w pary w połą łączeniu z siłą wyporu działaj ającą na e pęcherzyki wywołuje ruchy konwekcyjne w cieczy Konwekcja uzyskana siłą wyporu jes konwekcja swobodną Wrzenie objęo ościowe będzie b wysępowa powało wówczas, wczas, gdy przy konwekcji swobodnej objęo ość cieczy będzie b duŝa a w porównaniu do powierzchni wymiany ciepła 9

20 w 0

21 w

22 w w T > T n T < T n T

23 w Jeśli grubość warswy cieczy jes sosunkowo mała a lub wysępuje konwekcja wymuszona, o dla małych naęŝ ęŝeń srumienia ciepła a wysępuje wrzenie powierzchniowe, a dopiero dla duŝy y naęŝ ęŝeń srumienia ciepła wrzenie objęo ościowe 3

24 w 4

25 w Przy pewnej warości zwanej kryycznym naęŝ ęŝeniem srumienia ciepła a cała powierzchnia grzejna jes pokrya rwałą warswą (błon oną) ) pary Wrzenia akie nazywamy wrzeniem błonowym Wrzenie, w kórym na powierzchni grzejnej worzą się pojedyncze pęcherzyki p pary nazywamy wrzeniem pęcherzykowym p 5

26 w Przy wrzeniu pęcherzykowym p w warswie cieczy sykającej się ze ścianką grzejna wysępuje konwekcja, kóra rośnie wraz ze wzrosem róŝnicy r emperaur ścianki grzejnej i cieczy Przy wrzeniu błonowym b wymiana ciepła a przez cienką warswę pary oddzielającą powierzchnię grzejną od cieczy odbywa się przy pomocy przewodzenia 6

27 w ά wrzenie pęcherzykowe wrzenie błonowe T 7

28 w Wzros naęŝ ęŝenia srumienia ciepła a zwiększa szybkość worzenia się pęcherzyków w pary Przy pewnej warości zwanej kryycznym naęŝ ęŝeniem srumienia ciepła a cała powierzchnia grzej na jes pokrya rwałą warswą (błon oną) ) pary Wrzenia akie nazywamy wrzeniem błonowym Wrzenie, w kórym na powierzchni grzejnej worzą się pojedyncze pęcherzyki p pary nazywamy wrzeniem pęcherzykowym. p 8

29 w T T, T, T =cons x 9

30 w Jeśli w wymienniku ciepła a zachodzi przemiana fazowa wrzenie lub skraplanie, o emperaura jednego z płynp ynów w jes sała Kierunek przepływu płynp ynów w przy wrzeniu lub skraplaniu nie ma znaczenia Wymiennik ciepła, w kórym zachodzi wrzenie nazywamy parowaczem Wymiennik ciepła, w kórym zachodzi skraplanie nazywamy skraplaczem 30

31 w Skraplanie (kondensacja) pary na ściance sałej zachodzi wówczas, w wczas, gdy emperaura ścianki jes niŝsza od emperaury nasycenia pary Skraplanie kroplowe wysępuje wówczas, w wczas, gdy ciecz (skropliny) nie zwilŝa ścianki grzanej Skraplanie błonowe b wywarza na powierzchni ścianki grzanej ciągłą warswa cieczy 3

32 w Skraplanie kroplowe wysępuje wówczas, w wczas, gdy ciecz (skropliny) nie zwilŝa ścianki grzanej W przypadku wody rwałe e uzyskanie skraplania kroplowego jes prakycznie niemoŝliwe W skraplaniu błonowym b na powierzchni ścianki grzanej wywarza się ciągła a warswa cieczy 3

33 w T T, T =cons T, 33 x

34 w W wymiennikach ciepła a ciecz-ciecz i gaz-gaz współczynnik przejmowania ciepła a jes porównywalny dla obu płynów W przypadku wymiany ciepła a ciecz-gaz lub gaz-ciecz współczynnik przejmowania ciepła a po sronie cieczy jes wielokronie większy niŝ po sronie gazu. 34

35 w śebrowanie ścianki wyrównanie wnanie inensywności wymiany ciepła ciecz-gaz - ścianka od srony gazu musi być powiększona przez jej uŝebrowanieu wymiana ciepła a gaz-gaz przy bardzo wysokiej emperaurze gazu grzejnego uŝebrowanie ścianki od srony gazu grzanego zwiększa odprowadzanie ciepła a od ścianki i obniŝa a jej emperaurę 35

36 w Q = k τ F F = m m k = = Q f F ( F ) w m F w 0 df 36

37 w dq d d = = G = = k k ( ) k G c d G df = c c G = ( ) df ( ) df c d 37

38 38 38 Wymienniki ciep ( ) ( ) ( ) df c G c G k d c G c G df k d d d + = + = = = w

39 39 39 Wymienniki ciep ( ) + = + = ln c G c G F k df c G c G k d w F o w w

40 40 40 Wymienniki ciep ( ) + = + = + = ln c G c G F k F o e c G c G F k df c G c G k d w

41 4 4 Wymienniki ciep = = + w w F F c G c G k w m F w m df e F df F 0 0 w

42 4 4 Wymienniki ciep + = = w w F c G c G k w m F F c G c G k w m e F c G c G k df e F w

43 43 43 Wymienniki ciep ln ln m m = = w średnia logarymiczna róŝnica emperaur

44 w Podsawowym źródłem ciepła a jes spalanie paliw chemicznych. Spalanie jes ulenianiem paliwa. Paliwa chemiczne mogą być spalane jako ciała a sałe, ciecze i gazy. Skład chemiczny paliwa moŝe e być określony jako paliwo o umownej cząsce C α H β O γ S δ. 44

45 w NajwaŜniejszymi własnow asnościami paliw chemicznych są: s - skład chemiczny - gęsość - eoreyczne zaporzebowanie powierza - warość opałowa owa - emperaura samozapłonu onu 45

46 w Obecność siarki S w paliwie uznaje się za niepoŝą Ŝądaną, poniewaŝ produky spalania siarki działaj ają korozyjnie sal, a akŝe e sanowią oksyczny składnik spalin. 46

47 w Paliwa będące b ciałami ami sałymi dzielimy na: - węgiel kamienny i paliwa pochodne - węgiel brunany - drewno. 47

48 w Dla paliw sałych oprócz gęsog sości określa gęsog sość usypową.. GęsoG sość usypowa uwzględnia objęo ość między ziarnami paliwa sałego zajmowana przez powierze. GęsoG sość usypowa jes niŝsza od gęsog sości paliwa i zaleŝy od ziarnisości paliwa. 48

49 w Teoreyczne zaporzebowanie powierza określa sechiomeryczny sosunek masowy powierza do paliwa. Mieszanką sechiomeryczną nazywamy aką mieszankę,, w kórej ulenieniu ulegają wszyskie palne składniki mieszanki. 49

50 w Dla mieszanki paliwowo-powierznej powierznej sechiomerycznej przyjmujmy umowna cząsk skę powierza o sosunku udziałów molowych lenu do azou :79. Dla paliwa o umownej cząsce C α H β O γ sechiomeryczny sosunek masowy powierza do paliwa L 0 określaj lający eoreyczne zaporzebowanie powierza do spalania wynosi 50

51 w L 0 = 0,3 8 C H O 8 5

52 w Teoreyczne zaporzebowanie powierza do spalania dla paliw gazowych i ciekłych z wyjąkiem alkoholi i wodoru wynosi 3 < L 0 < 7,5 5

53 w Warość opałowa owa paliwa jes o ciepło spalania dla sechiomerycznego sosunku masowego powierza do paliwa zmniejszone o warość ciepła a parowania pary wodnej zwarej w spalinach. Warość opałowa owa określa ilość ciepła uŝyecznego, jaką moŝna odebrać od spalin bez konieczności ci skraplania pary wodnej znajdującej się w spalinach. 53

54 w Dla kondensacyjnych echnik spalania ilość ciepła a uŝyecznego, u jaka moŝna od spalin odebrać jes większa od warości opałowej owej paliwa. Jeśli sprawność urządze dzeń spalających paliwo jes odnoszona do warości opałowej owej paliwa, o przy kondensacyjnych echnikach spalania sprawność urządze dzeń moŝe e być większa od 00 [%]. 54

55 w W spalinach znajdują się związki zki chemiczne o odczynie kwaśnym (CO, NO x ) i powsały y w wyniku skraplania kondensa ma silnie kwaśny odczyn. 55

56 w Dla paliw sałych waŝnymi paramerami są: - ziarnisość - zawarość subsancji lonych - zawarość popiołu - spiekalność 56

57 w Paliwa ciekłe e będące b węglowodorami w dzielimy na: - benzyny (emperaura desylacji poniŝej 00 [ 0 C]) - nafy (emperaura desylacji [ 0 C]) - oleje napędowe i opałowe owe (emperaura desylacji [ 0 C]) 57

58 w Dla paliw spalanych w silnikach spalinowych isonymi paramerami sąs liczba okanowa LO i liczba ceanowa LC. Liczba okanowa określa odporność paliwa na spalanie sukowe. Liczba ceanowa określa skłonno onność paliwa do samozapłonu. onu. Wysokim warościom liczby okanowej odpowiada niska warość liczby ceanowej i odwronie. 58

59 w Paliwo Pozorna masa cząseczkowa Własności w sanie ciekłym Gęsość [kg/dm 3 ] Warość opałowa [MJ/kg] Własności sechiomerycznej mieszanki z powierzem Pozorna masa cząseczkowa Sechiomeryczny sosunek powierza do paliwa [kg/kg] Warość opałowa [kj/m 3 ] Liczba okanowa (ceanowa) benzyna 3 6 0,7 0,76 4,0 44,0 30,3 4, LO nafa 54 0,8 40,5 30,4 5, LO (LC 35) olej napędowy 70 0,84 0,88 4,0 44,0 30,5 4, LC

60 w Paliwo Własności w sanie gazowym Masa cząseczkowa Gęsość [kg/m 3 ] Warość opałowa [MJ/m 3 ] Własności sechiomerycznej mieszanki z powierzem Masa cząseczkowa Sechiomeryczny sosunek powierza do paliwa [m 3 /m 3 ] Warość opałowa [kj/m 3 ] Liczba okanowa gaz ziemny 6,04 0,77 35,8 8 9, LPG 5,08 96,5 30 7,