Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника, в котором вода нагревается горячими газами. Расчет произвести для

Определить потребную поверхность рекуперативного теплообменника, в котором вода нагревается горячими газами. Расчет произвести для прямоточной и противоточной схем. Привести график изменения температур для обеих схем движения. Значения температур газа t1’=450 ◦C, t1’’=300 ◦C, t2’=20 ◦C, t2’’=140 ◦C, расход воды 0,7 кг/с, коэффициент теплопередачи К=44 Вт/м2К

Определим среднюю температуру воды:
t2ср=t2'+t2''2=20+1402=80 ℃
Определим количество теплоты, полученное водой при нагревании воды с 20°С до 140°С в теплообменнике.
Q=G∙Cp2∙(t2''-t2')=0,7∙4,192∙(140-20)=352, 1кДж/с
Для прямотока: Δtб = t1’ – t2’ = 450 – 20 = 430°С;
Δtм = t1’’ – t2’’ = 300 – 140 = 160°С;
Для противотока: Δtб = t1’ – t2’’ = 450 – 140 = 310°С;
Δtм = t1’’ – t2’ = 300 – 20 = 280°С;
Определим температурный напор при прямоточном теплообменнике
∆t=(t1'-t2')-(t1''-t2'')lnt1'-t2't1''-t2''=(450-20)-(300-140)ln450-20300-140=273,1 ℃
Определим необходимую площадь прямоточного теплообменника
F=Q2K∆t=352,1∙10344∙273,1=29,3 м2
Определим температурный напор при противоточном теплообменнике
∆t=(t1'-t2'')-(t1''-t2')lnt1'-t2''t1''-t2'=(450-140)-(300-20)ln450-140300-20=294,7 ℃
Определим необходимую площадь прямоточного теплообменника
F=Q2K∆t=352,1∙10344∙294,7=27,2 м2
Значит, при одинаковых выходных тепловых параметрах на изготовление противоточного теплообменника требуется значительно меньше материала.