О температуре воды, выходящей из системы охлаждения.
Thread Content
Автор работает на электростанции по обслуживанию турбин. В университете изучал основы теплопередачи. Я уже давно замечаю одну закономерность, которую невозможно объяснить с помощью того, что я знаю. Надеюсь, эксперты смогут дать ответ, и мы сможем вместе обсудить это. На электростанциях, будь то конденсатор или маслоохладитель, у таких простых поверхностных теплообменников есть одна особенность: при дросселировании выходного потока охлаждающей воды её температура на выходе значительно повышается. В школе учили, что эффективность теплообмена зависит от скорости потока жидкости, разницы температур, площади и так далее. Здесь, после сужения выхода охлаждающей воды, фактически изменяется её расход, то есть скорость потока. Другими словами, при изменении расхода, например, путем уменьшения размера выходного клапана. При снижении потока объем обмена теплом, конечно же, ухудшается. Почему повышается температура на выходе? Эффективность теплообмена снижается, в результате чего количество тепла, передаваемого, уменьшается. Однако и расход также снижается. Здесь есть две переменные — как можно определить зависимость от температуры? Надеюсь, эксперт сможет дать объяснение — чем проще, тем лучше. Желательно также пояснить формулы, ведь я совершенно не разбираюсь в теплопередаче. Это довольно простое явление, просто теоретически неясно почему. Надеюсь, кто-нибудь поможет мне это проанализировать.
Сначала скажу, что при проектировании предусматриваются определенные требования к повышению температуры воды в цикле, и это также справедливо во время его работы. Повышение температуры на 8 градусов и 10 градусов являются распространенными параметрами проектирования.
Последнее редактирование сделал wiseboy 21.01.2016 в 19:48. Предположим, что удельная теплоемкость воды Cp = 4,2 кДж/кг; начальная температура воды t1 = 30. Тогда Q = w·Cp·(t2 – t1) = w × 4,2 × (t2 – 30). ======================================== При w1 = 10 кг/с и t2 = 40: Q1 = w1 × 4,2 × (t2 – 30) = 10 × 4,2 × (40 – 30) = 420 кДж/с. ======================================== После уменьшения расхода предположим, что новый расход составляет w2 = 5 кг/с; температура при этом повышается до t2 = 45. Тогда Q2 = w2 × 4,2 × (t2 – 30) = 5 × 4,2 × (45 – 30) = 315 кДж/с. ======================================== Q2
Видите ли, я раньше думал над этой проблемой удельной теплоемкости; мои собственные мысли почти совпадают с вашими. Мой вопрос: почему при снижении расхода вода становится теплее? Вы имеете в виду, что следует исходить из фактических данных: при снижении расхода потока уменьшается и количество тепла, передаваемого, то есть Q1 > Q2. Однако при этом значение W1 > W2. Мой вопрос заключается в том, почему температура выходящей воды повышается, если температура входящей воды остается прежней. Другими словами, речь идет о соотношении △T1 и △T2. Согласно вашим словам, хотя Q1 > Q2, W1 > W2. Но поскольку Q1/W1 < Q2/W2, следует вывод, что △T1 < △T2. Кажется, объяснение довольно разумное, но мне кажется, что оно немного нечеткое. Я тоже об этом думал: я знаю как феномен, так и результат, я просто ищу теоретическую поддержку. По сути, это теоретическое объяснение означает обратный вывод на основе практических данных, при этом без указания конкретных чисел анализируется теория на основе фактических результатов. Чистая теория без данных не позволяет делать выводы, верно?
Закон сохранения энергии! При условии, что температура на выходе охлаждаемого материала остается неизменной, а расход также не меняется, то Q также остается постоянным: Q = w·cp·(t2–t1). Следовательно, w1·Δt1 = w2·Δt2. Поскольку w1 > w2, то Δt1 < Δt2. Это означает, что при малом расходе разница температур больше.
Это нормальное явление: при сужении выходного клапана или регулировке частоты работы насоса циркуляции (это все незначительные изменения) температура воды на выходе из циркуляционной системы повышается, что способствует улучшению процесса теплообмена. Вы учитываете только снижение расхода воды, но такие действия приводят не только к снижению расхода, но и к уменьшению скорости потока воды в теплообменнике, в результате чего время теплообмена увеличивается. Однако это происходит лишь в ограниченных пределах. Все это — результат небольших корректировок, о которых вам говорят опытные специалисты
Можно ли так это объяснить: если предположить, что требования к теплообмену с горячей жидкостью остаются неизменными, то есть количество тепла, выделяемого, не меняется, тогда снижение расхода холодной жидкости напрямую приводит к повышению температуры возвращаемой воды
На самом деле это не так, потому что коэффициент теплообмена связан с скоростью потока. Поэтому при изменении расхода вода для охлаждения также переносит разное количество тепла. При снижении расхода потока фактическая способность к охлаждению уменьшается, а количество тепла, уносимого с собой, также сокращается. Параметры теплообмена до и после регулировки расхода различаются.
Здесь не соблюдается закон сохранения: при большом потоке и при малом потоке эффективность охлаждения разная. Другими словами, количество тепла, уносимого (поглощаемого) циркулирующей водой, различается; значения Q в этих двух случаях не совпадают
Разве не должно быть так, что чем больше объем воды для охлаждения (чем выше поток), тем лучше эффективность охлаждения? Под эффективностью теплообмена вы, наверное, имеете в виду эффективность охлаждения. Коэффициент теплообмена зависит от скорости потока в определенных пределах. Чем выше скорость потока, тем лучше эффект теплообмена. То, что я вам говорил о низкой скорости потока и хорошем теплообмене, должно быть наоборот, верно?
Как профессионально! Нужно читать больше книг!