Потери эксергии от гидравлических сопротивлений

Потери эксергии от гидравлических сопротивлений обусловлены движением теплоносителей в аппарате. Так как работа нагнетательных устройств (насосов, компрессоров, газодувок и т.п.) затрачивается на движение теплоносителей в теплообменнике (на преодоление сил сопротивления и трения). То следовательно потери эксергии от гидравлических сопротивлений можно определить по следующему выражению:

DΔР = Z1 + Z2,

где Z1 и Z2 – работа нагнетательных устройств теплоносителей 1 и 2, Вт.

С другой стороны для большинства теплообменных аппаратов изменением кинетической энергии потоков сред можно пренебречь по сравнению с изменением энтропии, т.е. возникающее в теплообменниках падение давления не приводит к заметному изменению движения сред и следовательно служит только для преодоления сопротивления трения. Возрастание удельной энтропии за счет изменения давления можно определить:

· для идеальных газов:

для жидкостей:

Тогда поток потерь эксергии от гидравлических сопротивлений определяют для газовых и жидких теплоносителей по следующим уравнениям

где β – коэффициент объемного (термического) расширения (для идеального газа β = 1/Т, а для жидкостей определяют из справочника), 1/К; R - характеристическая газовая постоянная теплоносителя, Дж/(кг К); ρ – плотность теплоносителя кг/м3.

Потери эксергии в результате теплообмена с окружающей средой

Потери теплоты в окружающую среду обусловлены несовершенством тепловой изоляции. Эти потери приводят к снижению эксергий потоков рабочих сред на выходе из теплообменника. Эти потери могут быть определены из уравнения:

Расчётная часть

Задание

При тепловом расчете теплообменника для нагревания газа А жидкостью Б был выбран теплообменник труба в трубе, в котором греющий жидкий теплоноситель проходит по трубам, а газ движется в кольцевом пространстве противотоком. Массовый расход греющего теплоносителя G₁, кг/с, его начальная температура t'₁, конечная t''₁. Газ нагревается от температуры t'₂ до t''₂. Давление газа на входе в аппарат Р'₂, а на выходе Р''₂. Потери теплоты жидкостью составляют П₁ %, а газом П₂ % от полезно затраченной теплоты. Температура окружающей среды t₀. Определить какое количество газа G₂ можно нагреть в теплообменнике до заданной температуры. Найти численное значение эксергетического КПД. Произвести анализ влияния потерь эксергии на значение эксергетического КПД. Характеристика теплообменного аппарата: теплообменник состоит из n элементов, соединенных калачами (рис.); длина рабочей части элемента – L, м; d*δ – диаметр внутренней трубы, мм; D*δ – диаметр наружной трубы, мм.

Данные для расчетов взять в таблице 1.

Рисунок. Теплообменник труба в трубе.

Вывод:

Расхождение полученных численных значений эксергетического КПД для теплообменника при расчете первым и вторым методами составляет . Это можно объяснить округлением при расчете ряда величин.

Расчет КПД по первому методу позволяет оценить влияние каждого вида потерь эксергии на конечный результат. Второй метод расчета требует меньших затрат времени, но не позволяет оценить количественно влияние того или иного вида потерь на значение эксергетического КПД.

Литература:

1. М.И. Кручинин, Е.М. Шадрина. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ЭНЕРГО- И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ. Эксергетический анализ теплообменных аппаратов

Поиск по сайту: