IMG$74

58. Wymienniki ciepła. Wymienniki ciepła są to urządzenia, których zadaniem jest przekazywanie ciepła od czynnika o wyższej temperaturze do czynnika o temperaturze niższej. Zależnie od Wzajemnego ustosunkowania kierunków przepływu obu czynników rozróżnia się przepływ wspólprądowy, przeciwprądowy oraz • krzyżowany.

Przepływem współprądowym nazywa się taki, w którym kierunki przepływu obu czynników są zgodne, w przepływie przeciwprądowym kierunki przepływu czynników są skierowane przeciwnie i wreszcie w przepływie skrzyżowanym kierunki przepływu obu czynników są do siebie prostopadłe.

Na rys. 58 i 59 przedstawiono schematycznie modele wymienników współprądowego i przeciwprądowego oraz odpowiednio do danego rodzaju wymiennika przebiegi temperatur czynników w zależności od jego powierzchni.

Ilość ciepła wymienianą na powierzchni wymiennika w ciągu jednostki czasu nazywa się mocą cieplną wymiennika i oblicza mg ze wzoru

Q <= kFAt kcal/h lub W    [VII,24]

gdzie: k — współczynnik przenikania ciepła w kcal/(m* • h • deg) W/(m* • deg), F — powierzchnia wymiennika w m*, At — średnia różnica temperatur obu czynników na całej powierzchni wymiennika.

Przy małych różnicach temperatur przyjmuje się różnicę średnich arytmetycznych temperatur wyrażenie

=    [VII ,25]

158

_

Natomiast przy większych . różnicach temperatur, chcąc znaleźć średnią ich różnicę, należy korzystać z wzorów dla wspólprądu

At =?=

(ti — tą)—(tł — tą)

[vn,2«i

dla przeciwprądu

At =

(ti

ln-

t"-t;

[vn,27]

Korzystając z oznaczeń podanych na rysunkach 58 i 59 wzory (VII,26] i [VII,27] można zastąpić jednym wyrażeniem słusznym zarówno dla przepływu współprądowego jak i przeciwprądowego

At =    [VU,28]

Przykład 51. Obliczyć moc cieplną grzejników potrzebnych do ogrzewania budynku o łącznej powierzchni ścian F = 300 m¹, tak aby temperatura wewnątrz budynku wynosiła 20°C przy temperaturze zewnętrznej —15°C. Ściany budynku wykonane będą z betonu o grubości ój = 20 cm. Przewodność cieplna betonu H = 1,50 kcaWm • h ¹ deg). Po stronie zewnętrznej ściana jest zaizolowana pianobetonem p grubości <5₂ = 10 cm [ż₂ = 0,082 kcal/(m • h ¹ deg]. Współczynniki przejmowania ciepła wynoszą: po stronie wewnętrznej a₂ = 5 kcal/(m^ł • h • deg) i zewnętrznej jj = 8 kcal/(m^l • h • deg). W jakim stopniu wzrosłaby moc grzejników, gdyby usunięto warstwę pianobetonu.

Rys. 60-Przenikanie ciepła przez ścianę wielowarstwową

Dla utrzymania stałej temperatury w'budynku moc cieplna grzejników musi pokrywać straty cieplne przez ściany, które wynoszą (w ciągu godziny)

Q = kF(tj—f₂)

Dla ścianki wielowarstwowej współczynnik przenikania ciepła obliczamy stołując wzór

g -----,, =    - - = - ■— b 0,596 kcai/W' h ■ deg)

1 A. ó,    ii    1    0,51 Oj " 1

—«■— afr    —— wjsł ■■■    — «f- ■ —    — i — ■ ■ ■ - •jr- —

159

1

1 Zęt ** _ ¹»    ¹    ' |