Основы расчета теплообменного аппарата
Сущность расчета любого теплообменного аппарата - совместное решение уравнений теплового баланса и теплопередачи.
1) Уравнения теплового баланса
Тепловой поток Q1, отраженный в теплообменнике горячим теплоносителем при его охлаждении от температуры t1' до t1" равен:
Q1=m1×(Cp1'×t1'-Cp1"×t1"), кДж
где индекс 1 относится к горячему теплоносителю;
m - массовый расход теплоносителя , кг/с;
Cp' и Cp" - теплоемкости соответственно на входе и выходе теплообменного аппарата, кДж(кг× град);
t' и t" - температура теплоносителя соответственно на входе и выходе теплообменного аппарата , °C.
Из-за потерь ( до 10% ) второму теплоносителю передается не вся теплота Q1, а часть ее Q2=h×Q1 (h - КПД теплообменника)
Тогда уравнение теплового баланса будет иметь вид :
Q2=h×Q1 или
,
2) Уравнение теплопередачи .
В простейших случаях , когда поверхность теплообмена можно считать плоской (тонкие стенки трубок рекуперативных ТОА практически всегда считают плоскими) , можно записать уравнение теплопередачи :
,
где К - коэффициент теплопередачи через поверхность;
- среднее по поверхности значение температурного напора (t1-t2). Изменения температурного напора показаны на рисунке ниже.
Если жидкость 1 входит в теплообменник с температурой 
, а выходит с температурой 
, ее средняя температура 
.
Аналогично для жидкости 2 имеем: 
.
При прямоточном движении теплоносителей разность их температур на входе и выходе составляет:
При противоточном движении теплоносителей разность их температур на входе и выходе составляет:
Для расчета берется среднелогарифмическая разность температур:
.
Эта формула справедлива для любых схем движения теплоносителей.
Если 
< 1,5 , то можно использовать среднеарифметическую разность температур:
Пользоваться среднеарифметическим значением можно только при < 1,5, когда ошибка составляет не более 4% ; что допустимо для технических расчетов.
Следует заметить, что среднелогарифмический напор всегда меньше среднеарифметического: Dt<Dtcp.
Рекомендуемая литература: