1. Тақырыбы 9: Жылуалмастыру аппараттары. Механикалық процестер.
2. Мақсаты: Студенттерді жылуалмастыру аппараттарымен және оларды есептеу әдістерімен таныстыру.
3. ДӘРІС ТЕЗИСТЕРІ: Жылуалмастыру аппараттарының жіктелуі.
Жылу балансы және жылуалмасу теңдеулері.
Жылуалмастыру аппараттарын есептеу.
Жылу тасымалдағыштарды қыздыруға немесе суытуға арналған құрылғыларды жылуалмастыру аппараттары деп атайды. Жылутасымалдағыштар ретiнде қысымдары мен температуралары кең диапазонда өзгеретiн әр түрлi тамшылы сұйықтар мен газдар пайдаланылады.
Жұмыс iстеу принциптерiне байланысты жылуалмастыру аппараттары регенеративтi, рекуперативтi және алмастырушы болып үшке бөлiнедi. Рекуперативтi жылуалмастыру аппаратында жылу ыстық жылутасымалдағыштан суық жылутасымалдағышқа оларды бөлiп тұратын қатты қабырға арқылы алмасады. Регенеративтi жылуалмастыру аппараттарында ыстық және суық жылутасымалдағыштар аралық заттың (аккумулятордың) бетiнде кезектесiп жанасқанда жылу алмасады. Регенеративтi жылуалмастарғышта стационарлық емес жылу алмасу процесi өтедi. Араластырушы жылуалмастыру аппараттарында ыстық және суық жылутасымалдағыштар бiр-бiрiмен тiкелей жанасқанда жылу алмасады.
Жылутасымалдағыштардың өзара қозғалу бағыттарына байланысты жылуалмастырғыштарды бiр бағытты (18.1а сурет), қарсы бағытты (18.1б сурет), қиылыс бағытты (18.1в сурет) және аралас бағытты (18.1г сурет) деп бөледi.
Жылу балансының теңдеуi. Жылуалмастыру аппаратында ыстық жылутасымалдағыштан алынған жылу мөлшерi суық жылутасымалдағышқа берiлген жылуға тең. Аппараттан қоршаған ортаға шығындалған жылу мөлшері аз болғандықтан оны ескермеймiз Q0= 0. Сонда жылу балансының теңдеуi былай жазылады
(18.1)
Мұнда G1, G2 – ыстық және суық жылутасымалдағыштардың массалық шығыны; сР1, сР2 – ыстық және суық жылутасымалдағыштардың тұрақты қысымдағы жылусыйымдылықтары; t1¢, t1¢¢ - ыстық жылутасымалдағыштың аппаратқа кiрердегi және одан шыққандағы температуралары; t2¢, t2¢¢ - суық жылутасымалдағыштың аппаратқа кiрердегi және одан шыққандағы температуралары; Q – ыстық жылутасымалдағыштан суық жылутасымалдағышқа алмасқан жылу мөлшері.
(18.1) теңдеуiндегi W = GсP өрнегі жылутасымалдағыштың толық жылусыйымдылығы деп аталады. Сонда
(18.2)
бұдан
(18.3)
(18.3) теңдеуiнен жылутасыталдағыштардың толық жылу-сыйымдылықтарының өзара қатынасы олардың температураларының өзгерулеріне керi пропорционал екенiн көремiз. Былайша айтқанда жылутасымалдағыштың толық жылусыйымдылығы көбейген сайын, оның температурасы аз өзгередi.