FSI VU v Brě, Eergetký ústav Odbor termomehaky a tehky prostředí Prof. Ig. Mla Pavelek, S. EMOMEANIKA 8. epelé výměíky OSNOVA 8. KAPIOLY ypy výměíků tepla Základí problémy výměíků tepla Prostup tepla Středí teplotí spád Postup výpočtu výměíků tepla Měřeí výměíku tepla typu trubka v trube
YPY EPELNÝ VÝMĚNÍKŮ epelé výměíky slouží k přeosu tepla mez dvěma tekutam, které bývají odděleé stěou. Vzduhem hlazeý Použtí tepelýh výměíků: kodezátor frmy S V elektráráh a hemčkáh V oblast vytápěí a hlazeí V automobleh, letadleh DĚLENÍ EPELNÝ VÝMĚNÍKŮ Dle harakteru prouděí: Výměíky souproudé Výměíky protproudé Výměíky s příčým proudem Dle kostruke: Výměíky plášťové (svazky trubek uvtř pláště) Měřeí účost výměíku tepla Výměíky kompaktí (žebrovaé pro kapala-ply, ply-ply) aj. 2
ZÁKLADNÍ POBLÉMY EPELNÝ VÝMĚNÍKŮ epelý tok je přeáše tzv. prostupem tepla ož představuje: Přestup tepla kovekí z horké tekuty do stěy Vedeí tepla ve stěě (ěkdy složeé) Přestup tepla kovekí ze stěy do hladé tekuty m S m epelý tok přeášeý ve výměíku je dá vztahem Q k S Δ S S [m 2 ] ploha výměíků k [W.m -2.K - ] součtel prostupu tepla S [K] středí teplotí spád ( se měí podél plohy výměíku) 2 2 2 Pro výpočet tepelého toku ebo pro ávrh plohy výměíku tepla je 2 třeba staovt součtel prostupu tepla k a středí teplotí spád S 3
POSUP EPLA - SAIONÁNÍ POSUP EPLA SLOŽENOU OVINNOU SĚNOU w 0 h h 2 2 w2 w3 x w w2 w3 Můžeme psát q Odvozeí tepelého odporu [K.m 2.W - ] př kovek a rové stěě z Newtoova vztahu q q ustota tepelého toku př prostupu tepla složeou rovou stěou je dáa vztahem w kde k [W.m -2.K - ] je součtel prostupu tepla rovou stěou q k h λ k λ h λ 4
POSUP EPLA - 2 SAIONÁNÍ POSUP EPLA SLOŽENOU VÁLOVOU SĚNOU ; w r r 2 r 3 Lze psát: 2 w2 w3 r w w2 w3 Q Q L L Odvozeí tepelého odporu [K.m.W - ] př kovek a válové stěě z Newtoova vztahu Q L 2π r w, 2π r epelý tok a m délky potrubí př prostupu tepla složeou válovou stěou popsuje vztah Q L r kde k L [W.m -.K - ] je součtel prostupu tepla válovou stěou k L 2π r k L r r l λ r r 2π r l λ r λ 5
SŘEDNÍ EPLONÍ SPÁD - Výměík souproudý Výměík protproudý d 2 2 d 2 2 d 2 d 2 m m m m epelý tok uvolěý z teplejší tekuty epelý tok dodaý hladější tekutě d < 0 vždy m m d d d < 0 pro protproud d > 0 pro souproud 6
SŘEDNÍ EPLONÍ SPÁD - 2 Výměík souproudý Výměík protproudý d 2 2 d 2 2 d 2 d 2 m m m Pro ustáleý stav platí: d m d Q m d Pro změu rozdílu teplot platí: d Δ d d d m 7
SŘEDNÍ EPLONÍ SPÁD - 3 d Δ Po dosazeí bude m m m m Elemetárí tepelý tok prostupem tepla je d Δ k Δ k Δ Změa rozdílu teplot pak bude m m Uvedeou D řešíme separaí proměýh: Δ Δ 2 d Δ Δ S 0 - m epelé toky přeášeé tekutou defují vztahy m Q k m - m 2 2 Δ 2 - l k S Δ m m Po dosazeí bude Δ 2 l k S Δ 2 - Q 2 - Q 8
SŘEDNÍ EPLONÍ SPÁD - 4 Výměík souproudý Výměík protproudý d 2 2 d 2 2 d 2 d 2 m m m Pro tepelý tok platí: Q k S Δ S m Δ S Δ2 - Δ Δ l Δ kde středí logartmký teplotí spád 2 je dá vztahem: 9
POSUP VÝPOČU VÝMĚNÍKŮ EPLA NÁV SOUPOUDÉO A POIPOUDÉO VÝMĚNÍKU: Určeí, apř. z teore podobost Určeí a tloušťky stěy Výpočet součtele prostupu tepla k Návrh teplot tekut pro daý průtok tekut VIZUALIZAE POUDĚNÍ V PLÁŠŤOVÝ VÝMĚNÍÍ EPLA Zdroj: Ekert, Drake 972 Staoveí středího logartmkého teplotího spádu S Určeí teplosměé plohy výměíku S Návrh se řeší teračě, předpoklady je třeba upřesňovat. Výměík s přesazeým trubkam Výměík s trubkam v zákrytu 0