uet bilant sc abur apa
TRANSCRIPT
1
BILANT ENERGETIC SI EXERGETIC SCHIMBĂTOR DE CĂLDURĂ ABUR-APĂ
Să se icircntocmească bilanŃul energetic şi exergetic al unui schimbător de căldură orizontal abur-apă icircn contracurent cu suprafaŃa de schimb de căldură S = 1794 m2 Apa circulă prin Ńevi iar aburul condensează icircn spaŃiul dintre Ńevi la ieşirea din aparat de evacuează condensat la saturaŃie Se va admite temperatura mediului ambiant T0 = 293 K NoŃiuni privind funcŃionarea instalaŃiei Schimbătorul de căldură de tip D55-QL-2 este alimentat cu abur de la centrala termică a icircntreprinderii şi are rolul de a prepara apa caldă necesară icircncălzirii incidentelor icircn sezonul rece şi de alimentare a unor consumatori termici icircn tot timpul anului Datele de construcŃie ale schimbătorului sunt - număr tronsoane n1 = 2 - număr Ńevi pe tronson n = 55 - lungimea unui tronson l = 3 m - diametru interior al Ńevii di = 16 mm - diametru exterior al Ńevii de = 21 mm - diametru interior al mantalei Di = 257 mm - grosimea peretelui mantalei 8=δ mm
Fiecare tronson al schimbătorului este de construcŃie semielastică Conturul de bilanŃ - schimbătorul de căldură cu intrările şi ieşirile celor 2 agenŃi termici Mărimi măsurate - debitul de abur G1 = 104 kgs
- temperatura aburului 175
1 =t 0C
- presiunea aburului 6
1 =p bar
- temperatura condensatorului 158
1 =t 0C
- presiunea condensatorului 95
1 =p bar
- debitul de apă G2 = 1855 kgs
- temperatura apei la ieşire 42
2 =t 0C
- presiunea apei la ieşire 4
2 =p bar
- temperatura apei la intrare 69
2 =t 0C
- presiunea apei la intrare 873
2 =p bar
2
Model de calcul 1 Entalpia aburului (
1i )
175
1 =t 0C
6
1 =p bar -gt
1i din tabel apă + abur supraicircncălzit
i170 = kJkg i180 = kJkg i∆ = i180 ndash i170 = kJkg
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = kJkg
50Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
1i = kJkg
1i = kJkg
2 Entalpia condensatorului (
1i )
158
1 =t 0C
95
1 =p bar -gt
1i din tabel apă + abur supraicircncălzit
85i = kJkg
06i = kJkg
i∆ = 06i ndash 85i = 58 kJkg
i∆ = 58helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip p∆ = 02 bar
x helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip p∆ = 01 bar
95i = 85i + kJkg = kJkg
1i = kJkg
3 Entalpia apei la intrare (
2i )
42
2 =t 0C
4
2 =p bar -gt
2i din tabel apă + abur supraicircncălzit
i40 = kJkg i50 = kJkg i∆ = i50 ndash i40 = kJkg
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = kJkg
20Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x kJkg
3
2i = i40 + kJkg = kJkg
4 Entalpia apei la ieşire (
2i )
69
2 =t 0C
873
2 =p bar -gt
2i din tabel apă + abur supraicircncălzit
Ci 060
= kJkg
Ci 070
= kJkg
i∆ = C
i 070 ndash
Ci 060
= kJkg
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = kJkg
90Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
2i = C
i 060 + kJkg = 28901 kJkg
2i = kJkg
5 Entropia aburului (
1s )
175
1 =t 0C
6
1 =p bar -gt
1s
S170 = kJkgK s180 = kJkgK s∆ = s180 ndash s170 = kJkgK
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 005 kJkgK
50Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
1s = s170 + kJkgK = kJkgK
1s = kJkgK
6 Entropia condensatorului (
1s )
71
1 =t 0C
37
1 =p bar -gt
1s
06s = kJkgK
85s = kJkgK
s∆ =
85
06 ss minus = kJkgK
s∆ = 0013helliphelliphelliphelliphelliphellip p∆ = 02 bar
x helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip p∆ = 01 bar
1s =
85s + kJkgK = kJkgK
4
1s = kJkgK
7 Entropia apei la intrare (
2s )
42
2 =t 0C
4
2 =p bar -gt
2s
S40 = kJkgK S50 = kJkgK s∆ = s50 ndash s40 = kJkgK
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = kJkgK
20Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
2s = s40 + kJkgK
2s =
8 Entropia apei la ieşire (
2s )
69
2 =t 0C
873
2 =p bar -gt
2s
s60 = kJkgK s70 = kJkgK s∆ = s70 ndash s60 = 0 kJkgK
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = kJkgK
90Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
2s = s60 + kJkgK = kJkgK
2s = kJkgK
9 Debitul (fluxul) de căldură cedat (Q1)
)(
1
111 iiGQ minus=
Q1 = kJs 10 Debitul (fluxul) de căldură primit (Q2)
)(
2
222 iiGQ minus=
Q2 = kJs 11 Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Qp) Qp = Q1 ndash Q2
Qp = kJs 12 DiferenŃa medie de temperatură (∆tmed)
5
=
∆∆
∆minus∆=∆
min
max
minmax
lnt
t
tttmed
0C
13 Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
==1
2
Q
Qrη
ηr = 14Coeficientul global de schimb de căldură (ks)
3
0 10minussdotsdotsdot= StkQ meds ∆ KW
10 3
0
=sdotsdot∆
= minusSt
Qk
med
s
ks = Wm2 0C 15Temperatura medie a apei ( 2t )
meds ttt ∆minus=2 = 0C
16 SecŃiacuteunea de trecere a apei (S2)
4
2
2 =sdot
sdot= idnsπ
m3
17Densitatea apei ( 2ρ )
9152472 =t 0C
4=p bar
040=
Cv m3kg
1
4040
0 ==v
ρ kgm3
050=
Cv m3kg
1
5050
0 ==v
ρ kgm3
6
5040 =minus=∆ ρρρ kgm3
50915247 =+= ρρ kgm3
2 =ρ kgm3
18Viteza de curgere a apei (w2)
22
22 =
sdot=
ρS
Gw ms
w2 = ms 19Vacircscozitatea cinematică a apei ( 2ν )
2 =ν m2s
tm = t2 = 0C
2 =ν m2s
20Numărul Reynolds (Re2)
=sdot
=2
22Re
νidw
Re2 = 21Coeficientul de convecŃie perete-apă (α2)
α2 = Wm2C 22SecŃiunea de curgere a aburului (S1)
44
22
11 =minus
sdot= edn
DS
ππm2
S1 = m2 23Vacircscozitatea dinamică a condensatului la saturaŃie (η1) η1 = Nsm2 24Densitatea vaporilor saturaŃi (ρv)
85vρ = kgm3
06vρ = kgm3
( )20
802
2 04803231430i
mmd
wtt minussdot+=α
7
8506=minus=∆ vv ρρρ kgm3
barp 20=∆ helliphelliphelliphelliphelliphellip kgm3
barp 10=∆ helliphelliphelliphelliphelliphellip x
=vρ kgm3
25Densitatea condensatului la saturaŃie (ρ1)
150ρ = kgm3
160ρ = kgm3
160150 =minus=∆ ρρρ kgm3
150158 =minus= ρρ kgm3
1 =ρ kgm3
26Numărul Prandtl la saturaŃie (Pr1)
150Pr =
160Pr =
PrPrPr 160150 =minus=∆
Ct 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Ct 08=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
PrPr 150158 =minus=
=1Pr
27Viteza aburului saturat (wv)
1
1 =sdot
=v
vS
Gw
ρms
wv = ms 28Viteza condensatului la saturaŃie (wcd)
11
1 =sdot
=ρS
Gwcd ms
wcd = ms 29Numărul Nunsselt la condensare (Nu1)
80
1
50
1
1
31
1 Pr0260
+
times= cd
v
vve wwd
Nu ρρρ
ρη
8
Nu1 = 30Conductivitatea termică a apei ndash la saturaŃie (λ1)
150λ = Wm0C
160λ = Wm0C
150158 =minus= λλ Wm0C
=1λ Wm0C
31Diametrul echivalent pe partea aburului (1ec
d )
=+minus
==ei
eec
ndD
ndD
P
Sd
22
1
1
141
1=ecd m
32Coeficientul de convecŃie la condensare (α1)
1
111 ==
ecdNu
λα Wm2C
α1 = Wm2C 33Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (kso)
e
i
i
e
p
i
so d
d
d
dd
ksdot++=
21
1ln
2
11
αλα
kso = Wm2C 34RezistenŃa termică a depunerilor (Rsd)
11
=minus=sos kk
Rsd Wm2C
Rsd = Wm2C 35EficienŃa procesului de icircncălzire (ηinc)
2
1
2
2 =minusminus
=tt
ttincη
36Randamentul termodinamic (ηtd)
( )( )
0
1
11
2
22
0
1
2 =minusminus
==iiG
iiG
Q
Qtdη
unde
0
1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant
p = 59 bar
9
t = 200C rarr =0
1i kJkg
ηtd =
37Exergia specifică a aburului la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
38Exergia specifică a apei la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
39Exergia specifică a apei la intrare (
2e )
20
2
2 =minus= sTie kJkg
40Exergia specifică a apei la ieşire (
2e )
=minus=
20
2
2 sTie kJkg
41Exergia cedată de fluidul primar (∆E1)
( )
1
111 =minus=∆ eeGE kW
42Exergia primită de fluidul secundar (∆E2)
( )
2
222 =minus=∆ eeGE kW
43Pierderile de exergie (∆Ep)
21 =∆minus∆=∆ EEEp kW
44Randamentul exergetic (ηex)
1001
2 =sdot∆∆
=E
Eexη
45Pierderea specifică de presiune pentru fluidul rece (
2spp∆ )
=sdot
sdotsdot∆=
∆=∆
Sk
CGp
NTC
pp
s
p
sp2
2
22
2
2 bar
unde NTC = număr de unităŃi de transfer termic de căldură NTC = ksSW
2spp∆ = bar
10
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
Coeficientul global de schimb de căldură ( )
sk
ks = Wm2C rarr din tabel
sk = 1000divide4000 Wm2C
1
=sdot+
=sdso
sos
Rk
kk
Q2= kJs
Q2rarr
Q1= kJs
Q1rarr100 Qp= kJs
Qprarr
∆E1= kW
∆E1rarr100
∆E2= kW
∆E2rarr
∆Ep= kW
∆Eprarr
11
RezistenŃa termică a depunerilor ( )
sdR
DiferenŃa medie de temperatură ( )
medt
2 =sdot
=∆sk
Qt
s
med
0C
2
1
=∆+== meds tttt0C
Se stabileşte
1p = rarr t1 = C
Se alege presiunea condensatului la ieşire rarr ( )
1i = kJkgK
( )
1i = kJkgK
Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
1
2 ==Q
Qrη
ηr =
Debitul de abur de icircncălzire
1G
( )
1
1
12 =minus
=ii
QG
rη
1G =
Debitul (fluxul) de căldură cedat (
1Q )
)(
1
1
11iiGQ minus=
1Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură primit (
2Q )
)(
2
2
2
2 iiGQ minus=
2Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Qp)
2
1
QQQp minus=
pQ = kJs
Se calculează
- Exergia specifică a aburului ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1)(i = kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 =minus= sTie kJkgK
12
- Exergia specifică a apei ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1 )(i =hellip kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 hellip=minus= sTie kJkgK
- Exergia cedată de abur ( )
1E∆
( )
1
1
1
1 hellip=minus=∆ eeGE kW
- Exergia cedată de apă ( )
2E∆
( )
2
2
2
2 eeGE minus=∆
- Pierderile de exergie ( )
pE∆
2
1
=∆minus∆=∆ EEEpkW
- Randamentul exergetic ( )
exη
1
2 =∆∆
=E
Eexη
BilanŃul energetic - Cantitatea de căldură cedată de abur
1 =Q kJ rarr 100
- Cantitatea de căldură primită de apă
2 =Q kJ rarr hellip
- Cantitatea de căldură pierdută
=pQ kJ rarr hellip
BilanŃul exergetic - Exergie cedată
1 =∆E kW rarr 100
- Exergia primită
2 =∆E kW rarr hellip
- Pierderi de exergie
=∆ pE kW rarr hellip
Ameliorarea funcŃiei aparatului s-a realizat prin - hellip
Efecte - helliphelliphelliphellip
13
Economia anuală de combustibil
( )( )
1
1
11 =sdotsdot
minusminus= n
ic H
iiGGB σ
ηtccan
unde
nσ = timp de utilizare
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
1Q =hellipkJ
1Q rarr100
2Q =hellip kJ
2Q rarr
pQ =hellip kJ
pQ rarrhellip
1E∆ =hellip kW
1E∆ rarr100
2E∆ =hellip kW
2E∆ rarrhellip
pE∆ =hellip kW
pE∆ rarrhellip
2
Model de calcul 1 Entalpia aburului (
1i )
175
1 =t 0C
6
1 =p bar -gt
1i din tabel apă + abur supraicircncălzit
i170 = kJkg i180 = kJkg i∆ = i180 ndash i170 = kJkg
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = kJkg
50Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
1i = kJkg
1i = kJkg
2 Entalpia condensatorului (
1i )
158
1 =t 0C
95
1 =p bar -gt
1i din tabel apă + abur supraicircncălzit
85i = kJkg
06i = kJkg
i∆ = 06i ndash 85i = 58 kJkg
i∆ = 58helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip p∆ = 02 bar
x helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip p∆ = 01 bar
95i = 85i + kJkg = kJkg
1i = kJkg
3 Entalpia apei la intrare (
2i )
42
2 =t 0C
4
2 =p bar -gt
2i din tabel apă + abur supraicircncălzit
i40 = kJkg i50 = kJkg i∆ = i50 ndash i40 = kJkg
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = kJkg
20Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x kJkg
3
2i = i40 + kJkg = kJkg
4 Entalpia apei la ieşire (
2i )
69
2 =t 0C
873
2 =p bar -gt
2i din tabel apă + abur supraicircncălzit
Ci 060
= kJkg
Ci 070
= kJkg
i∆ = C
i 070 ndash
Ci 060
= kJkg
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = kJkg
90Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
2i = C
i 060 + kJkg = 28901 kJkg
2i = kJkg
5 Entropia aburului (
1s )
175
1 =t 0C
6
1 =p bar -gt
1s
S170 = kJkgK s180 = kJkgK s∆ = s180 ndash s170 = kJkgK
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 005 kJkgK
50Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
1s = s170 + kJkgK = kJkgK
1s = kJkgK
6 Entropia condensatorului (
1s )
71
1 =t 0C
37
1 =p bar -gt
1s
06s = kJkgK
85s = kJkgK
s∆ =
85
06 ss minus = kJkgK
s∆ = 0013helliphelliphelliphelliphelliphellip p∆ = 02 bar
x helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip p∆ = 01 bar
1s =
85s + kJkgK = kJkgK
4
1s = kJkgK
7 Entropia apei la intrare (
2s )
42
2 =t 0C
4
2 =p bar -gt
2s
S40 = kJkgK S50 = kJkgK s∆ = s50 ndash s40 = kJkgK
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = kJkgK
20Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
2s = s40 + kJkgK
2s =
8 Entropia apei la ieşire (
2s )
69
2 =t 0C
873
2 =p bar -gt
2s
s60 = kJkgK s70 = kJkgK s∆ = s70 ndash s60 = 0 kJkgK
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = kJkgK
90Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
2s = s60 + kJkgK = kJkgK
2s = kJkgK
9 Debitul (fluxul) de căldură cedat (Q1)
)(
1
111 iiGQ minus=
Q1 = kJs 10 Debitul (fluxul) de căldură primit (Q2)
)(
2
222 iiGQ minus=
Q2 = kJs 11 Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Qp) Qp = Q1 ndash Q2
Qp = kJs 12 DiferenŃa medie de temperatură (∆tmed)
5
=
∆∆
∆minus∆=∆
min
max
minmax
lnt
t
tttmed
0C
13 Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
==1
2
Q
Qrη
ηr = 14Coeficientul global de schimb de căldură (ks)
3
0 10minussdotsdotsdot= StkQ meds ∆ KW
10 3
0
=sdotsdot∆
= minusSt
Qk
med
s
ks = Wm2 0C 15Temperatura medie a apei ( 2t )
meds ttt ∆minus=2 = 0C
16 SecŃiacuteunea de trecere a apei (S2)
4
2
2 =sdot
sdot= idnsπ
m3
17Densitatea apei ( 2ρ )
9152472 =t 0C
4=p bar
040=
Cv m3kg
1
4040
0 ==v
ρ kgm3
050=
Cv m3kg
1
5050
0 ==v
ρ kgm3
6
5040 =minus=∆ ρρρ kgm3
50915247 =+= ρρ kgm3
2 =ρ kgm3
18Viteza de curgere a apei (w2)
22
22 =
sdot=
ρS
Gw ms
w2 = ms 19Vacircscozitatea cinematică a apei ( 2ν )
2 =ν m2s
tm = t2 = 0C
2 =ν m2s
20Numărul Reynolds (Re2)
=sdot
=2
22Re
νidw
Re2 = 21Coeficientul de convecŃie perete-apă (α2)
α2 = Wm2C 22SecŃiunea de curgere a aburului (S1)
44
22
11 =minus
sdot= edn
DS
ππm2
S1 = m2 23Vacircscozitatea dinamică a condensatului la saturaŃie (η1) η1 = Nsm2 24Densitatea vaporilor saturaŃi (ρv)
85vρ = kgm3
06vρ = kgm3
( )20
802
2 04803231430i
mmd
wtt minussdot+=α
7
8506=minus=∆ vv ρρρ kgm3
barp 20=∆ helliphelliphelliphelliphelliphellip kgm3
barp 10=∆ helliphelliphelliphelliphelliphellip x
=vρ kgm3
25Densitatea condensatului la saturaŃie (ρ1)
150ρ = kgm3
160ρ = kgm3
160150 =minus=∆ ρρρ kgm3
150158 =minus= ρρ kgm3
1 =ρ kgm3
26Numărul Prandtl la saturaŃie (Pr1)
150Pr =
160Pr =
PrPrPr 160150 =minus=∆
Ct 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Ct 08=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
PrPr 150158 =minus=
=1Pr
27Viteza aburului saturat (wv)
1
1 =sdot
=v
vS
Gw
ρms
wv = ms 28Viteza condensatului la saturaŃie (wcd)
11
1 =sdot
=ρS
Gwcd ms
wcd = ms 29Numărul Nunsselt la condensare (Nu1)
80
1
50
1
1
31
1 Pr0260
+
times= cd
v
vve wwd
Nu ρρρ
ρη
8
Nu1 = 30Conductivitatea termică a apei ndash la saturaŃie (λ1)
150λ = Wm0C
160λ = Wm0C
150158 =minus= λλ Wm0C
=1λ Wm0C
31Diametrul echivalent pe partea aburului (1ec
d )
=+minus
==ei
eec
ndD
ndD
P
Sd
22
1
1
141
1=ecd m
32Coeficientul de convecŃie la condensare (α1)
1
111 ==
ecdNu
λα Wm2C
α1 = Wm2C 33Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (kso)
e
i
i
e
p
i
so d
d
d
dd
ksdot++=
21
1ln
2
11
αλα
kso = Wm2C 34RezistenŃa termică a depunerilor (Rsd)
11
=minus=sos kk
Rsd Wm2C
Rsd = Wm2C 35EficienŃa procesului de icircncălzire (ηinc)
2
1
2
2 =minusminus
=tt
ttincη
36Randamentul termodinamic (ηtd)
( )( )
0
1
11
2
22
0
1
2 =minusminus
==iiG
iiG
Q
Qtdη
unde
0
1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant
p = 59 bar
9
t = 200C rarr =0
1i kJkg
ηtd =
37Exergia specifică a aburului la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
38Exergia specifică a apei la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
39Exergia specifică a apei la intrare (
2e )
20
2
2 =minus= sTie kJkg
40Exergia specifică a apei la ieşire (
2e )
=minus=
20
2
2 sTie kJkg
41Exergia cedată de fluidul primar (∆E1)
( )
1
111 =minus=∆ eeGE kW
42Exergia primită de fluidul secundar (∆E2)
( )
2
222 =minus=∆ eeGE kW
43Pierderile de exergie (∆Ep)
21 =∆minus∆=∆ EEEp kW
44Randamentul exergetic (ηex)
1001
2 =sdot∆∆
=E
Eexη
45Pierderea specifică de presiune pentru fluidul rece (
2spp∆ )
=sdot
sdotsdot∆=
∆=∆
Sk
CGp
NTC
pp
s
p
sp2
2
22
2
2 bar
unde NTC = număr de unităŃi de transfer termic de căldură NTC = ksSW
2spp∆ = bar
10
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
Coeficientul global de schimb de căldură ( )
sk
ks = Wm2C rarr din tabel
sk = 1000divide4000 Wm2C
1
=sdot+
=sdso
sos
Rk
kk
Q2= kJs
Q2rarr
Q1= kJs
Q1rarr100 Qp= kJs
Qprarr
∆E1= kW
∆E1rarr100
∆E2= kW
∆E2rarr
∆Ep= kW
∆Eprarr
11
RezistenŃa termică a depunerilor ( )
sdR
DiferenŃa medie de temperatură ( )
medt
2 =sdot
=∆sk
Qt
s
med
0C
2
1
=∆+== meds tttt0C
Se stabileşte
1p = rarr t1 = C
Se alege presiunea condensatului la ieşire rarr ( )
1i = kJkgK
( )
1i = kJkgK
Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
1
2 ==Q
Qrη
ηr =
Debitul de abur de icircncălzire
1G
( )
1
1
12 =minus
=ii
QG
rη
1G =
Debitul (fluxul) de căldură cedat (
1Q )
)(
1
1
11iiGQ minus=
1Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură primit (
2Q )
)(
2
2
2
2 iiGQ minus=
2Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Qp)
2
1
QQQp minus=
pQ = kJs
Se calculează
- Exergia specifică a aburului ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1)(i = kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 =minus= sTie kJkgK
12
- Exergia specifică a apei ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1 )(i =hellip kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 hellip=minus= sTie kJkgK
- Exergia cedată de abur ( )
1E∆
( )
1
1
1
1 hellip=minus=∆ eeGE kW
- Exergia cedată de apă ( )
2E∆
( )
2
2
2
2 eeGE minus=∆
- Pierderile de exergie ( )
pE∆
2
1
=∆minus∆=∆ EEEpkW
- Randamentul exergetic ( )
exη
1
2 =∆∆
=E
Eexη
BilanŃul energetic - Cantitatea de căldură cedată de abur
1 =Q kJ rarr 100
- Cantitatea de căldură primită de apă
2 =Q kJ rarr hellip
- Cantitatea de căldură pierdută
=pQ kJ rarr hellip
BilanŃul exergetic - Exergie cedată
1 =∆E kW rarr 100
- Exergia primită
2 =∆E kW rarr hellip
- Pierderi de exergie
=∆ pE kW rarr hellip
Ameliorarea funcŃiei aparatului s-a realizat prin - hellip
Efecte - helliphelliphelliphellip
13
Economia anuală de combustibil
( )( )
1
1
11 =sdotsdot
minusminus= n
ic H
iiGGB σ
ηtccan
unde
nσ = timp de utilizare
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
1Q =hellipkJ
1Q rarr100
2Q =hellip kJ
2Q rarr
pQ =hellip kJ
pQ rarrhellip
1E∆ =hellip kW
1E∆ rarr100
2E∆ =hellip kW
2E∆ rarrhellip
pE∆ =hellip kW
pE∆ rarrhellip
3
2i = i40 + kJkg = kJkg
4 Entalpia apei la ieşire (
2i )
69
2 =t 0C
873
2 =p bar -gt
2i din tabel apă + abur supraicircncălzit
Ci 060
= kJkg
Ci 070
= kJkg
i∆ = C
i 070 ndash
Ci 060
= kJkg
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = kJkg
90Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
2i = C
i 060 + kJkg = 28901 kJkg
2i = kJkg
5 Entropia aburului (
1s )
175
1 =t 0C
6
1 =p bar -gt
1s
S170 = kJkgK s180 = kJkgK s∆ = s180 ndash s170 = kJkgK
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 005 kJkgK
50Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
1s = s170 + kJkgK = kJkgK
1s = kJkgK
6 Entropia condensatorului (
1s )
71
1 =t 0C
37
1 =p bar -gt
1s
06s = kJkgK
85s = kJkgK
s∆ =
85
06 ss minus = kJkgK
s∆ = 0013helliphelliphelliphelliphelliphellip p∆ = 02 bar
x helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip p∆ = 01 bar
1s =
85s + kJkgK = kJkgK
4
1s = kJkgK
7 Entropia apei la intrare (
2s )
42
2 =t 0C
4
2 =p bar -gt
2s
S40 = kJkgK S50 = kJkgK s∆ = s50 ndash s40 = kJkgK
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = kJkgK
20Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
2s = s40 + kJkgK
2s =
8 Entropia apei la ieşire (
2s )
69
2 =t 0C
873
2 =p bar -gt
2s
s60 = kJkgK s70 = kJkgK s∆ = s70 ndash s60 = 0 kJkgK
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = kJkgK
90Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
2s = s60 + kJkgK = kJkgK
2s = kJkgK
9 Debitul (fluxul) de căldură cedat (Q1)
)(
1
111 iiGQ minus=
Q1 = kJs 10 Debitul (fluxul) de căldură primit (Q2)
)(
2
222 iiGQ minus=
Q2 = kJs 11 Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Qp) Qp = Q1 ndash Q2
Qp = kJs 12 DiferenŃa medie de temperatură (∆tmed)
5
=
∆∆
∆minus∆=∆
min
max
minmax
lnt
t
tttmed
0C
13 Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
==1
2
Q
Qrη
ηr = 14Coeficientul global de schimb de căldură (ks)
3
0 10minussdotsdotsdot= StkQ meds ∆ KW
10 3
0
=sdotsdot∆
= minusSt
Qk
med
s
ks = Wm2 0C 15Temperatura medie a apei ( 2t )
meds ttt ∆minus=2 = 0C
16 SecŃiacuteunea de trecere a apei (S2)
4
2
2 =sdot
sdot= idnsπ
m3
17Densitatea apei ( 2ρ )
9152472 =t 0C
4=p bar
040=
Cv m3kg
1
4040
0 ==v
ρ kgm3
050=
Cv m3kg
1
5050
0 ==v
ρ kgm3
6
5040 =minus=∆ ρρρ kgm3
50915247 =+= ρρ kgm3
2 =ρ kgm3
18Viteza de curgere a apei (w2)
22
22 =
sdot=
ρS
Gw ms
w2 = ms 19Vacircscozitatea cinematică a apei ( 2ν )
2 =ν m2s
tm = t2 = 0C
2 =ν m2s
20Numărul Reynolds (Re2)
=sdot
=2
22Re
νidw
Re2 = 21Coeficientul de convecŃie perete-apă (α2)
α2 = Wm2C 22SecŃiunea de curgere a aburului (S1)
44
22
11 =minus
sdot= edn
DS
ππm2
S1 = m2 23Vacircscozitatea dinamică a condensatului la saturaŃie (η1) η1 = Nsm2 24Densitatea vaporilor saturaŃi (ρv)
85vρ = kgm3
06vρ = kgm3
( )20
802
2 04803231430i
mmd
wtt minussdot+=α
7
8506=minus=∆ vv ρρρ kgm3
barp 20=∆ helliphelliphelliphelliphelliphellip kgm3
barp 10=∆ helliphelliphelliphelliphelliphellip x
=vρ kgm3
25Densitatea condensatului la saturaŃie (ρ1)
150ρ = kgm3
160ρ = kgm3
160150 =minus=∆ ρρρ kgm3
150158 =minus= ρρ kgm3
1 =ρ kgm3
26Numărul Prandtl la saturaŃie (Pr1)
150Pr =
160Pr =
PrPrPr 160150 =minus=∆
Ct 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Ct 08=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
PrPr 150158 =minus=
=1Pr
27Viteza aburului saturat (wv)
1
1 =sdot
=v
vS
Gw
ρms
wv = ms 28Viteza condensatului la saturaŃie (wcd)
11
1 =sdot
=ρS
Gwcd ms
wcd = ms 29Numărul Nunsselt la condensare (Nu1)
80
1
50
1
1
31
1 Pr0260
+
times= cd
v
vve wwd
Nu ρρρ
ρη
8
Nu1 = 30Conductivitatea termică a apei ndash la saturaŃie (λ1)
150λ = Wm0C
160λ = Wm0C
150158 =minus= λλ Wm0C
=1λ Wm0C
31Diametrul echivalent pe partea aburului (1ec
d )
=+minus
==ei
eec
ndD
ndD
P
Sd
22
1
1
141
1=ecd m
32Coeficientul de convecŃie la condensare (α1)
1
111 ==
ecdNu
λα Wm2C
α1 = Wm2C 33Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (kso)
e
i
i
e
p
i
so d
d
d
dd
ksdot++=
21
1ln
2
11
αλα
kso = Wm2C 34RezistenŃa termică a depunerilor (Rsd)
11
=minus=sos kk
Rsd Wm2C
Rsd = Wm2C 35EficienŃa procesului de icircncălzire (ηinc)
2
1
2
2 =minusminus
=tt
ttincη
36Randamentul termodinamic (ηtd)
( )( )
0
1
11
2
22
0
1
2 =minusminus
==iiG
iiG
Q
Qtdη
unde
0
1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant
p = 59 bar
9
t = 200C rarr =0
1i kJkg
ηtd =
37Exergia specifică a aburului la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
38Exergia specifică a apei la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
39Exergia specifică a apei la intrare (
2e )
20
2
2 =minus= sTie kJkg
40Exergia specifică a apei la ieşire (
2e )
=minus=
20
2
2 sTie kJkg
41Exergia cedată de fluidul primar (∆E1)
( )
1
111 =minus=∆ eeGE kW
42Exergia primită de fluidul secundar (∆E2)
( )
2
222 =minus=∆ eeGE kW
43Pierderile de exergie (∆Ep)
21 =∆minus∆=∆ EEEp kW
44Randamentul exergetic (ηex)
1001
2 =sdot∆∆
=E
Eexη
45Pierderea specifică de presiune pentru fluidul rece (
2spp∆ )
=sdot
sdotsdot∆=
∆=∆
Sk
CGp
NTC
pp
s
p
sp2
2
22
2
2 bar
unde NTC = număr de unităŃi de transfer termic de căldură NTC = ksSW
2spp∆ = bar
10
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
Coeficientul global de schimb de căldură ( )
sk
ks = Wm2C rarr din tabel
sk = 1000divide4000 Wm2C
1
=sdot+
=sdso
sos
Rk
kk
Q2= kJs
Q2rarr
Q1= kJs
Q1rarr100 Qp= kJs
Qprarr
∆E1= kW
∆E1rarr100
∆E2= kW
∆E2rarr
∆Ep= kW
∆Eprarr
11
RezistenŃa termică a depunerilor ( )
sdR
DiferenŃa medie de temperatură ( )
medt
2 =sdot
=∆sk
Qt
s
med
0C
2
1
=∆+== meds tttt0C
Se stabileşte
1p = rarr t1 = C
Se alege presiunea condensatului la ieşire rarr ( )
1i = kJkgK
( )
1i = kJkgK
Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
1
2 ==Q
Qrη
ηr =
Debitul de abur de icircncălzire
1G
( )
1
1
12 =minus
=ii
QG
rη
1G =
Debitul (fluxul) de căldură cedat (
1Q )
)(
1
1
11iiGQ minus=
1Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură primit (
2Q )
)(
2
2
2
2 iiGQ minus=
2Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Qp)
2
1
QQQp minus=
pQ = kJs
Se calculează
- Exergia specifică a aburului ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1)(i = kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 =minus= sTie kJkgK
12
- Exergia specifică a apei ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1 )(i =hellip kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 hellip=minus= sTie kJkgK
- Exergia cedată de abur ( )
1E∆
( )
1
1
1
1 hellip=minus=∆ eeGE kW
- Exergia cedată de apă ( )
2E∆
( )
2
2
2
2 eeGE minus=∆
- Pierderile de exergie ( )
pE∆
2
1
=∆minus∆=∆ EEEpkW
- Randamentul exergetic ( )
exη
1
2 =∆∆
=E
Eexη
BilanŃul energetic - Cantitatea de căldură cedată de abur
1 =Q kJ rarr 100
- Cantitatea de căldură primită de apă
2 =Q kJ rarr hellip
- Cantitatea de căldură pierdută
=pQ kJ rarr hellip
BilanŃul exergetic - Exergie cedată
1 =∆E kW rarr 100
- Exergia primită
2 =∆E kW rarr hellip
- Pierderi de exergie
=∆ pE kW rarr hellip
Ameliorarea funcŃiei aparatului s-a realizat prin - hellip
Efecte - helliphelliphelliphellip
13
Economia anuală de combustibil
( )( )
1
1
11 =sdotsdot
minusminus= n
ic H
iiGGB σ
ηtccan
unde
nσ = timp de utilizare
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
1Q =hellipkJ
1Q rarr100
2Q =hellip kJ
2Q rarr
pQ =hellip kJ
pQ rarrhellip
1E∆ =hellip kW
1E∆ rarr100
2E∆ =hellip kW
2E∆ rarrhellip
pE∆ =hellip kW
pE∆ rarrhellip
4
1s = kJkgK
7 Entropia apei la intrare (
2s )
42
2 =t 0C
4
2 =p bar -gt
2s
S40 = kJkgK S50 = kJkgK s∆ = s50 ndash s40 = kJkgK
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = kJkgK
20Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
2s = s40 + kJkgK
2s =
8 Entropia apei la ieşire (
2s )
69
2 =t 0C
873
2 =p bar -gt
2s
s60 = kJkgK s70 = kJkgK s∆ = s70 ndash s60 = 0 kJkgK
t∆ = 100Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = kJkgK
90Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
2s = s60 + kJkgK = kJkgK
2s = kJkgK
9 Debitul (fluxul) de căldură cedat (Q1)
)(
1
111 iiGQ minus=
Q1 = kJs 10 Debitul (fluxul) de căldură primit (Q2)
)(
2
222 iiGQ minus=
Q2 = kJs 11 Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Qp) Qp = Q1 ndash Q2
Qp = kJs 12 DiferenŃa medie de temperatură (∆tmed)
5
=
∆∆
∆minus∆=∆
min
max
minmax
lnt
t
tttmed
0C
13 Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
==1
2
Q
Qrη
ηr = 14Coeficientul global de schimb de căldură (ks)
3
0 10minussdotsdotsdot= StkQ meds ∆ KW
10 3
0
=sdotsdot∆
= minusSt
Qk
med
s
ks = Wm2 0C 15Temperatura medie a apei ( 2t )
meds ttt ∆minus=2 = 0C
16 SecŃiacuteunea de trecere a apei (S2)
4
2
2 =sdot
sdot= idnsπ
m3
17Densitatea apei ( 2ρ )
9152472 =t 0C
4=p bar
040=
Cv m3kg
1
4040
0 ==v
ρ kgm3
050=
Cv m3kg
1
5050
0 ==v
ρ kgm3
6
5040 =minus=∆ ρρρ kgm3
50915247 =+= ρρ kgm3
2 =ρ kgm3
18Viteza de curgere a apei (w2)
22
22 =
sdot=
ρS
Gw ms
w2 = ms 19Vacircscozitatea cinematică a apei ( 2ν )
2 =ν m2s
tm = t2 = 0C
2 =ν m2s
20Numărul Reynolds (Re2)
=sdot
=2
22Re
νidw
Re2 = 21Coeficientul de convecŃie perete-apă (α2)
α2 = Wm2C 22SecŃiunea de curgere a aburului (S1)
44
22
11 =minus
sdot= edn
DS
ππm2
S1 = m2 23Vacircscozitatea dinamică a condensatului la saturaŃie (η1) η1 = Nsm2 24Densitatea vaporilor saturaŃi (ρv)
85vρ = kgm3
06vρ = kgm3
( )20
802
2 04803231430i
mmd
wtt minussdot+=α
7
8506=minus=∆ vv ρρρ kgm3
barp 20=∆ helliphelliphelliphelliphelliphellip kgm3
barp 10=∆ helliphelliphelliphelliphelliphellip x
=vρ kgm3
25Densitatea condensatului la saturaŃie (ρ1)
150ρ = kgm3
160ρ = kgm3
160150 =minus=∆ ρρρ kgm3
150158 =minus= ρρ kgm3
1 =ρ kgm3
26Numărul Prandtl la saturaŃie (Pr1)
150Pr =
160Pr =
PrPrPr 160150 =minus=∆
Ct 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Ct 08=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
PrPr 150158 =minus=
=1Pr
27Viteza aburului saturat (wv)
1
1 =sdot
=v
vS
Gw
ρms
wv = ms 28Viteza condensatului la saturaŃie (wcd)
11
1 =sdot
=ρS
Gwcd ms
wcd = ms 29Numărul Nunsselt la condensare (Nu1)
80
1
50
1
1
31
1 Pr0260
+
times= cd
v
vve wwd
Nu ρρρ
ρη
8
Nu1 = 30Conductivitatea termică a apei ndash la saturaŃie (λ1)
150λ = Wm0C
160λ = Wm0C
150158 =minus= λλ Wm0C
=1λ Wm0C
31Diametrul echivalent pe partea aburului (1ec
d )
=+minus
==ei
eec
ndD
ndD
P
Sd
22
1
1
141
1=ecd m
32Coeficientul de convecŃie la condensare (α1)
1
111 ==
ecdNu
λα Wm2C
α1 = Wm2C 33Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (kso)
e
i
i
e
p
i
so d
d
d
dd
ksdot++=
21
1ln
2
11
αλα
kso = Wm2C 34RezistenŃa termică a depunerilor (Rsd)
11
=minus=sos kk
Rsd Wm2C
Rsd = Wm2C 35EficienŃa procesului de icircncălzire (ηinc)
2
1
2
2 =minusminus
=tt
ttincη
36Randamentul termodinamic (ηtd)
( )( )
0
1
11
2
22
0
1
2 =minusminus
==iiG
iiG
Q
Qtdη
unde
0
1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant
p = 59 bar
9
t = 200C rarr =0
1i kJkg
ηtd =
37Exergia specifică a aburului la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
38Exergia specifică a apei la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
39Exergia specifică a apei la intrare (
2e )
20
2
2 =minus= sTie kJkg
40Exergia specifică a apei la ieşire (
2e )
=minus=
20
2
2 sTie kJkg
41Exergia cedată de fluidul primar (∆E1)
( )
1
111 =minus=∆ eeGE kW
42Exergia primită de fluidul secundar (∆E2)
( )
2
222 =minus=∆ eeGE kW
43Pierderile de exergie (∆Ep)
21 =∆minus∆=∆ EEEp kW
44Randamentul exergetic (ηex)
1001
2 =sdot∆∆
=E
Eexη
45Pierderea specifică de presiune pentru fluidul rece (
2spp∆ )
=sdot
sdotsdot∆=
∆=∆
Sk
CGp
NTC
pp
s
p
sp2
2
22
2
2 bar
unde NTC = număr de unităŃi de transfer termic de căldură NTC = ksSW
2spp∆ = bar
10
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
Coeficientul global de schimb de căldură ( )
sk
ks = Wm2C rarr din tabel
sk = 1000divide4000 Wm2C
1
=sdot+
=sdso
sos
Rk
kk
Q2= kJs
Q2rarr
Q1= kJs
Q1rarr100 Qp= kJs
Qprarr
∆E1= kW
∆E1rarr100
∆E2= kW
∆E2rarr
∆Ep= kW
∆Eprarr
11
RezistenŃa termică a depunerilor ( )
sdR
DiferenŃa medie de temperatură ( )
medt
2 =sdot
=∆sk
Qt
s
med
0C
2
1
=∆+== meds tttt0C
Se stabileşte
1p = rarr t1 = C
Se alege presiunea condensatului la ieşire rarr ( )
1i = kJkgK
( )
1i = kJkgK
Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
1
2 ==Q
Qrη
ηr =
Debitul de abur de icircncălzire
1G
( )
1
1
12 =minus
=ii
QG
rη
1G =
Debitul (fluxul) de căldură cedat (
1Q )
)(
1
1
11iiGQ minus=
1Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură primit (
2Q )
)(
2
2
2
2 iiGQ minus=
2Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Qp)
2
1
QQQp minus=
pQ = kJs
Se calculează
- Exergia specifică a aburului ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1)(i = kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 =minus= sTie kJkgK
12
- Exergia specifică a apei ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1 )(i =hellip kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 hellip=minus= sTie kJkgK
- Exergia cedată de abur ( )
1E∆
( )
1
1
1
1 hellip=minus=∆ eeGE kW
- Exergia cedată de apă ( )
2E∆
( )
2
2
2
2 eeGE minus=∆
- Pierderile de exergie ( )
pE∆
2
1
=∆minus∆=∆ EEEpkW
- Randamentul exergetic ( )
exη
1
2 =∆∆
=E
Eexη
BilanŃul energetic - Cantitatea de căldură cedată de abur
1 =Q kJ rarr 100
- Cantitatea de căldură primită de apă
2 =Q kJ rarr hellip
- Cantitatea de căldură pierdută
=pQ kJ rarr hellip
BilanŃul exergetic - Exergie cedată
1 =∆E kW rarr 100
- Exergia primită
2 =∆E kW rarr hellip
- Pierderi de exergie
=∆ pE kW rarr hellip
Ameliorarea funcŃiei aparatului s-a realizat prin - hellip
Efecte - helliphelliphelliphellip
13
Economia anuală de combustibil
( )( )
1
1
11 =sdotsdot
minusminus= n
ic H
iiGGB σ
ηtccan
unde
nσ = timp de utilizare
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
1Q =hellipkJ
1Q rarr100
2Q =hellip kJ
2Q rarr
pQ =hellip kJ
pQ rarrhellip
1E∆ =hellip kW
1E∆ rarr100
2E∆ =hellip kW
2E∆ rarrhellip
pE∆ =hellip kW
pE∆ rarrhellip
5
=
∆∆
∆minus∆=∆
min
max
minmax
lnt
t
tttmed
0C
13 Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
==1
2
Q
Qrη
ηr = 14Coeficientul global de schimb de căldură (ks)
3
0 10minussdotsdotsdot= StkQ meds ∆ KW
10 3
0
=sdotsdot∆
= minusSt
Qk
med
s
ks = Wm2 0C 15Temperatura medie a apei ( 2t )
meds ttt ∆minus=2 = 0C
16 SecŃiacuteunea de trecere a apei (S2)
4
2
2 =sdot
sdot= idnsπ
m3
17Densitatea apei ( 2ρ )
9152472 =t 0C
4=p bar
040=
Cv m3kg
1
4040
0 ==v
ρ kgm3
050=
Cv m3kg
1
5050
0 ==v
ρ kgm3
6
5040 =minus=∆ ρρρ kgm3
50915247 =+= ρρ kgm3
2 =ρ kgm3
18Viteza de curgere a apei (w2)
22
22 =
sdot=
ρS
Gw ms
w2 = ms 19Vacircscozitatea cinematică a apei ( 2ν )
2 =ν m2s
tm = t2 = 0C
2 =ν m2s
20Numărul Reynolds (Re2)
=sdot
=2
22Re
νidw
Re2 = 21Coeficientul de convecŃie perete-apă (α2)
α2 = Wm2C 22SecŃiunea de curgere a aburului (S1)
44
22
11 =minus
sdot= edn
DS
ππm2
S1 = m2 23Vacircscozitatea dinamică a condensatului la saturaŃie (η1) η1 = Nsm2 24Densitatea vaporilor saturaŃi (ρv)
85vρ = kgm3
06vρ = kgm3
( )20
802
2 04803231430i
mmd
wtt minussdot+=α
7
8506=minus=∆ vv ρρρ kgm3
barp 20=∆ helliphelliphelliphelliphelliphellip kgm3
barp 10=∆ helliphelliphelliphelliphelliphellip x
=vρ kgm3
25Densitatea condensatului la saturaŃie (ρ1)
150ρ = kgm3
160ρ = kgm3
160150 =minus=∆ ρρρ kgm3
150158 =minus= ρρ kgm3
1 =ρ kgm3
26Numărul Prandtl la saturaŃie (Pr1)
150Pr =
160Pr =
PrPrPr 160150 =minus=∆
Ct 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Ct 08=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
PrPr 150158 =minus=
=1Pr
27Viteza aburului saturat (wv)
1
1 =sdot
=v
vS
Gw
ρms
wv = ms 28Viteza condensatului la saturaŃie (wcd)
11
1 =sdot
=ρS
Gwcd ms
wcd = ms 29Numărul Nunsselt la condensare (Nu1)
80
1
50
1
1
31
1 Pr0260
+
times= cd
v
vve wwd
Nu ρρρ
ρη
8
Nu1 = 30Conductivitatea termică a apei ndash la saturaŃie (λ1)
150λ = Wm0C
160λ = Wm0C
150158 =minus= λλ Wm0C
=1λ Wm0C
31Diametrul echivalent pe partea aburului (1ec
d )
=+minus
==ei
eec
ndD
ndD
P
Sd
22
1
1
141
1=ecd m
32Coeficientul de convecŃie la condensare (α1)
1
111 ==
ecdNu
λα Wm2C
α1 = Wm2C 33Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (kso)
e
i
i
e
p
i
so d
d
d
dd
ksdot++=
21
1ln
2
11
αλα
kso = Wm2C 34RezistenŃa termică a depunerilor (Rsd)
11
=minus=sos kk
Rsd Wm2C
Rsd = Wm2C 35EficienŃa procesului de icircncălzire (ηinc)
2
1
2
2 =minusminus
=tt
ttincη
36Randamentul termodinamic (ηtd)
( )( )
0
1
11
2
22
0
1
2 =minusminus
==iiG
iiG
Q
Qtdη
unde
0
1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant
p = 59 bar
9
t = 200C rarr =0
1i kJkg
ηtd =
37Exergia specifică a aburului la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
38Exergia specifică a apei la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
39Exergia specifică a apei la intrare (
2e )
20
2
2 =minus= sTie kJkg
40Exergia specifică a apei la ieşire (
2e )
=minus=
20
2
2 sTie kJkg
41Exergia cedată de fluidul primar (∆E1)
( )
1
111 =minus=∆ eeGE kW
42Exergia primită de fluidul secundar (∆E2)
( )
2
222 =minus=∆ eeGE kW
43Pierderile de exergie (∆Ep)
21 =∆minus∆=∆ EEEp kW
44Randamentul exergetic (ηex)
1001
2 =sdot∆∆
=E
Eexη
45Pierderea specifică de presiune pentru fluidul rece (
2spp∆ )
=sdot
sdotsdot∆=
∆=∆
Sk
CGp
NTC
pp
s
p
sp2
2
22
2
2 bar
unde NTC = număr de unităŃi de transfer termic de căldură NTC = ksSW
2spp∆ = bar
10
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
Coeficientul global de schimb de căldură ( )
sk
ks = Wm2C rarr din tabel
sk = 1000divide4000 Wm2C
1
=sdot+
=sdso
sos
Rk
kk
Q2= kJs
Q2rarr
Q1= kJs
Q1rarr100 Qp= kJs
Qprarr
∆E1= kW
∆E1rarr100
∆E2= kW
∆E2rarr
∆Ep= kW
∆Eprarr
11
RezistenŃa termică a depunerilor ( )
sdR
DiferenŃa medie de temperatură ( )
medt
2 =sdot
=∆sk
Qt
s
med
0C
2
1
=∆+== meds tttt0C
Se stabileşte
1p = rarr t1 = C
Se alege presiunea condensatului la ieşire rarr ( )
1i = kJkgK
( )
1i = kJkgK
Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
1
2 ==Q
Qrη
ηr =
Debitul de abur de icircncălzire
1G
( )
1
1
12 =minus
=ii
QG
rη
1G =
Debitul (fluxul) de căldură cedat (
1Q )
)(
1
1
11iiGQ minus=
1Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură primit (
2Q )
)(
2
2
2
2 iiGQ minus=
2Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Qp)
2
1
QQQp minus=
pQ = kJs
Se calculează
- Exergia specifică a aburului ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1)(i = kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 =minus= sTie kJkgK
12
- Exergia specifică a apei ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1 )(i =hellip kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 hellip=minus= sTie kJkgK
- Exergia cedată de abur ( )
1E∆
( )
1
1
1
1 hellip=minus=∆ eeGE kW
- Exergia cedată de apă ( )
2E∆
( )
2
2
2
2 eeGE minus=∆
- Pierderile de exergie ( )
pE∆
2
1
=∆minus∆=∆ EEEpkW
- Randamentul exergetic ( )
exη
1
2 =∆∆
=E
Eexη
BilanŃul energetic - Cantitatea de căldură cedată de abur
1 =Q kJ rarr 100
- Cantitatea de căldură primită de apă
2 =Q kJ rarr hellip
- Cantitatea de căldură pierdută
=pQ kJ rarr hellip
BilanŃul exergetic - Exergie cedată
1 =∆E kW rarr 100
- Exergia primită
2 =∆E kW rarr hellip
- Pierderi de exergie
=∆ pE kW rarr hellip
Ameliorarea funcŃiei aparatului s-a realizat prin - hellip
Efecte - helliphelliphelliphellip
13
Economia anuală de combustibil
( )( )
1
1
11 =sdotsdot
minusminus= n
ic H
iiGGB σ
ηtccan
unde
nσ = timp de utilizare
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
1Q =hellipkJ
1Q rarr100
2Q =hellip kJ
2Q rarr
pQ =hellip kJ
pQ rarrhellip
1E∆ =hellip kW
1E∆ rarr100
2E∆ =hellip kW
2E∆ rarrhellip
pE∆ =hellip kW
pE∆ rarrhellip
6
5040 =minus=∆ ρρρ kgm3
50915247 =+= ρρ kgm3
2 =ρ kgm3
18Viteza de curgere a apei (w2)
22
22 =
sdot=
ρS
Gw ms
w2 = ms 19Vacircscozitatea cinematică a apei ( 2ν )
2 =ν m2s
tm = t2 = 0C
2 =ν m2s
20Numărul Reynolds (Re2)
=sdot
=2
22Re
νidw
Re2 = 21Coeficientul de convecŃie perete-apă (α2)
α2 = Wm2C 22SecŃiunea de curgere a aburului (S1)
44
22
11 =minus
sdot= edn
DS
ππm2
S1 = m2 23Vacircscozitatea dinamică a condensatului la saturaŃie (η1) η1 = Nsm2 24Densitatea vaporilor saturaŃi (ρv)
85vρ = kgm3
06vρ = kgm3
( )20
802
2 04803231430i
mmd
wtt minussdot+=α
7
8506=minus=∆ vv ρρρ kgm3
barp 20=∆ helliphelliphelliphelliphelliphellip kgm3
barp 10=∆ helliphelliphelliphelliphelliphellip x
=vρ kgm3
25Densitatea condensatului la saturaŃie (ρ1)
150ρ = kgm3
160ρ = kgm3
160150 =minus=∆ ρρρ kgm3
150158 =minus= ρρ kgm3
1 =ρ kgm3
26Numărul Prandtl la saturaŃie (Pr1)
150Pr =
160Pr =
PrPrPr 160150 =minus=∆
Ct 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Ct 08=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
PrPr 150158 =minus=
=1Pr
27Viteza aburului saturat (wv)
1
1 =sdot
=v
vS
Gw
ρms
wv = ms 28Viteza condensatului la saturaŃie (wcd)
11
1 =sdot
=ρS
Gwcd ms
wcd = ms 29Numărul Nunsselt la condensare (Nu1)
80
1
50
1
1
31
1 Pr0260
+
times= cd
v
vve wwd
Nu ρρρ
ρη
8
Nu1 = 30Conductivitatea termică a apei ndash la saturaŃie (λ1)
150λ = Wm0C
160λ = Wm0C
150158 =minus= λλ Wm0C
=1λ Wm0C
31Diametrul echivalent pe partea aburului (1ec
d )
=+minus
==ei
eec
ndD
ndD
P
Sd
22
1
1
141
1=ecd m
32Coeficientul de convecŃie la condensare (α1)
1
111 ==
ecdNu
λα Wm2C
α1 = Wm2C 33Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (kso)
e
i
i
e
p
i
so d
d
d
dd
ksdot++=
21
1ln
2
11
αλα
kso = Wm2C 34RezistenŃa termică a depunerilor (Rsd)
11
=minus=sos kk
Rsd Wm2C
Rsd = Wm2C 35EficienŃa procesului de icircncălzire (ηinc)
2
1
2
2 =minusminus
=tt
ttincη
36Randamentul termodinamic (ηtd)
( )( )
0
1
11
2
22
0
1
2 =minusminus
==iiG
iiG
Q
Qtdη
unde
0
1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant
p = 59 bar
9
t = 200C rarr =0
1i kJkg
ηtd =
37Exergia specifică a aburului la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
38Exergia specifică a apei la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
39Exergia specifică a apei la intrare (
2e )
20
2
2 =minus= sTie kJkg
40Exergia specifică a apei la ieşire (
2e )
=minus=
20
2
2 sTie kJkg
41Exergia cedată de fluidul primar (∆E1)
( )
1
111 =minus=∆ eeGE kW
42Exergia primită de fluidul secundar (∆E2)
( )
2
222 =minus=∆ eeGE kW
43Pierderile de exergie (∆Ep)
21 =∆minus∆=∆ EEEp kW
44Randamentul exergetic (ηex)
1001
2 =sdot∆∆
=E
Eexη
45Pierderea specifică de presiune pentru fluidul rece (
2spp∆ )
=sdot
sdotsdot∆=
∆=∆
Sk
CGp
NTC
pp
s
p
sp2
2
22
2
2 bar
unde NTC = număr de unităŃi de transfer termic de căldură NTC = ksSW
2spp∆ = bar
10
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
Coeficientul global de schimb de căldură ( )
sk
ks = Wm2C rarr din tabel
sk = 1000divide4000 Wm2C
1
=sdot+
=sdso
sos
Rk
kk
Q2= kJs
Q2rarr
Q1= kJs
Q1rarr100 Qp= kJs
Qprarr
∆E1= kW
∆E1rarr100
∆E2= kW
∆E2rarr
∆Ep= kW
∆Eprarr
11
RezistenŃa termică a depunerilor ( )
sdR
DiferenŃa medie de temperatură ( )
medt
2 =sdot
=∆sk
Qt
s
med
0C
2
1
=∆+== meds tttt0C
Se stabileşte
1p = rarr t1 = C
Se alege presiunea condensatului la ieşire rarr ( )
1i = kJkgK
( )
1i = kJkgK
Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
1
2 ==Q
Qrη
ηr =
Debitul de abur de icircncălzire
1G
( )
1
1
12 =minus
=ii
QG
rη
1G =
Debitul (fluxul) de căldură cedat (
1Q )
)(
1
1
11iiGQ minus=
1Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură primit (
2Q )
)(
2
2
2
2 iiGQ minus=
2Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Qp)
2
1
QQQp minus=
pQ = kJs
Se calculează
- Exergia specifică a aburului ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1)(i = kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 =minus= sTie kJkgK
12
- Exergia specifică a apei ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1 )(i =hellip kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 hellip=minus= sTie kJkgK
- Exergia cedată de abur ( )
1E∆
( )
1
1
1
1 hellip=minus=∆ eeGE kW
- Exergia cedată de apă ( )
2E∆
( )
2
2
2
2 eeGE minus=∆
- Pierderile de exergie ( )
pE∆
2
1
=∆minus∆=∆ EEEpkW
- Randamentul exergetic ( )
exη
1
2 =∆∆
=E
Eexη
BilanŃul energetic - Cantitatea de căldură cedată de abur
1 =Q kJ rarr 100
- Cantitatea de căldură primită de apă
2 =Q kJ rarr hellip
- Cantitatea de căldură pierdută
=pQ kJ rarr hellip
BilanŃul exergetic - Exergie cedată
1 =∆E kW rarr 100
- Exergia primită
2 =∆E kW rarr hellip
- Pierderi de exergie
=∆ pE kW rarr hellip
Ameliorarea funcŃiei aparatului s-a realizat prin - hellip
Efecte - helliphelliphelliphellip
13
Economia anuală de combustibil
( )( )
1
1
11 =sdotsdot
minusminus= n
ic H
iiGGB σ
ηtccan
unde
nσ = timp de utilizare
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
1Q =hellipkJ
1Q rarr100
2Q =hellip kJ
2Q rarr
pQ =hellip kJ
pQ rarrhellip
1E∆ =hellip kW
1E∆ rarr100
2E∆ =hellip kW
2E∆ rarrhellip
pE∆ =hellip kW
pE∆ rarrhellip
7
8506=minus=∆ vv ρρρ kgm3
barp 20=∆ helliphelliphelliphelliphelliphellip kgm3
barp 10=∆ helliphelliphelliphelliphelliphellip x
=vρ kgm3
25Densitatea condensatului la saturaŃie (ρ1)
150ρ = kgm3
160ρ = kgm3
160150 =minus=∆ ρρρ kgm3
150158 =minus= ρρ kgm3
1 =ρ kgm3
26Numărul Prandtl la saturaŃie (Pr1)
150Pr =
160Pr =
PrPrPr 160150 =minus=∆
Ct 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip
Ct 08=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x
PrPr 150158 =minus=
=1Pr
27Viteza aburului saturat (wv)
1
1 =sdot
=v
vS
Gw
ρms
wv = ms 28Viteza condensatului la saturaŃie (wcd)
11
1 =sdot
=ρS
Gwcd ms
wcd = ms 29Numărul Nunsselt la condensare (Nu1)
80
1
50
1
1
31
1 Pr0260
+
times= cd
v
vve wwd
Nu ρρρ
ρη
8
Nu1 = 30Conductivitatea termică a apei ndash la saturaŃie (λ1)
150λ = Wm0C
160λ = Wm0C
150158 =minus= λλ Wm0C
=1λ Wm0C
31Diametrul echivalent pe partea aburului (1ec
d )
=+minus
==ei
eec
ndD
ndD
P
Sd
22
1
1
141
1=ecd m
32Coeficientul de convecŃie la condensare (α1)
1
111 ==
ecdNu
λα Wm2C
α1 = Wm2C 33Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (kso)
e
i
i
e
p
i
so d
d
d
dd
ksdot++=
21
1ln
2
11
αλα
kso = Wm2C 34RezistenŃa termică a depunerilor (Rsd)
11
=minus=sos kk
Rsd Wm2C
Rsd = Wm2C 35EficienŃa procesului de icircncălzire (ηinc)
2
1
2
2 =minusminus
=tt
ttincη
36Randamentul termodinamic (ηtd)
( )( )
0
1
11
2
22
0
1
2 =minusminus
==iiG
iiG
Q
Qtdη
unde
0
1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant
p = 59 bar
9
t = 200C rarr =0
1i kJkg
ηtd =
37Exergia specifică a aburului la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
38Exergia specifică a apei la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
39Exergia specifică a apei la intrare (
2e )
20
2
2 =minus= sTie kJkg
40Exergia specifică a apei la ieşire (
2e )
=minus=
20
2
2 sTie kJkg
41Exergia cedată de fluidul primar (∆E1)
( )
1
111 =minus=∆ eeGE kW
42Exergia primită de fluidul secundar (∆E2)
( )
2
222 =minus=∆ eeGE kW
43Pierderile de exergie (∆Ep)
21 =∆minus∆=∆ EEEp kW
44Randamentul exergetic (ηex)
1001
2 =sdot∆∆
=E
Eexη
45Pierderea specifică de presiune pentru fluidul rece (
2spp∆ )
=sdot
sdotsdot∆=
∆=∆
Sk
CGp
NTC
pp
s
p
sp2
2
22
2
2 bar
unde NTC = număr de unităŃi de transfer termic de căldură NTC = ksSW
2spp∆ = bar
10
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
Coeficientul global de schimb de căldură ( )
sk
ks = Wm2C rarr din tabel
sk = 1000divide4000 Wm2C
1
=sdot+
=sdso
sos
Rk
kk
Q2= kJs
Q2rarr
Q1= kJs
Q1rarr100 Qp= kJs
Qprarr
∆E1= kW
∆E1rarr100
∆E2= kW
∆E2rarr
∆Ep= kW
∆Eprarr
11
RezistenŃa termică a depunerilor ( )
sdR
DiferenŃa medie de temperatură ( )
medt
2 =sdot
=∆sk
Qt
s
med
0C
2
1
=∆+== meds tttt0C
Se stabileşte
1p = rarr t1 = C
Se alege presiunea condensatului la ieşire rarr ( )
1i = kJkgK
( )
1i = kJkgK
Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
1
2 ==Q
Qrη
ηr =
Debitul de abur de icircncălzire
1G
( )
1
1
12 =minus
=ii
QG
rη
1G =
Debitul (fluxul) de căldură cedat (
1Q )
)(
1
1
11iiGQ minus=
1Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură primit (
2Q )
)(
2
2
2
2 iiGQ minus=
2Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Qp)
2
1
QQQp minus=
pQ = kJs
Se calculează
- Exergia specifică a aburului ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1)(i = kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 =minus= sTie kJkgK
12
- Exergia specifică a apei ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1 )(i =hellip kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 hellip=minus= sTie kJkgK
- Exergia cedată de abur ( )
1E∆
( )
1
1
1
1 hellip=minus=∆ eeGE kW
- Exergia cedată de apă ( )
2E∆
( )
2
2
2
2 eeGE minus=∆
- Pierderile de exergie ( )
pE∆
2
1
=∆minus∆=∆ EEEpkW
- Randamentul exergetic ( )
exη
1
2 =∆∆
=E
Eexη
BilanŃul energetic - Cantitatea de căldură cedată de abur
1 =Q kJ rarr 100
- Cantitatea de căldură primită de apă
2 =Q kJ rarr hellip
- Cantitatea de căldură pierdută
=pQ kJ rarr hellip
BilanŃul exergetic - Exergie cedată
1 =∆E kW rarr 100
- Exergia primită
2 =∆E kW rarr hellip
- Pierderi de exergie
=∆ pE kW rarr hellip
Ameliorarea funcŃiei aparatului s-a realizat prin - hellip
Efecte - helliphelliphelliphellip
13
Economia anuală de combustibil
( )( )
1
1
11 =sdotsdot
minusminus= n
ic H
iiGGB σ
ηtccan
unde
nσ = timp de utilizare
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
1Q =hellipkJ
1Q rarr100
2Q =hellip kJ
2Q rarr
pQ =hellip kJ
pQ rarrhellip
1E∆ =hellip kW
1E∆ rarr100
2E∆ =hellip kW
2E∆ rarrhellip
pE∆ =hellip kW
pE∆ rarrhellip
8
Nu1 = 30Conductivitatea termică a apei ndash la saturaŃie (λ1)
150λ = Wm0C
160λ = Wm0C
150158 =minus= λλ Wm0C
=1λ Wm0C
31Diametrul echivalent pe partea aburului (1ec
d )
=+minus
==ei
eec
ndD
ndD
P
Sd
22
1
1
141
1=ecd m
32Coeficientul de convecŃie la condensare (α1)
1
111 ==
ecdNu
λα Wm2C
α1 = Wm2C 33Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (kso)
e
i
i
e
p
i
so d
d
d
dd
ksdot++=
21
1ln
2
11
αλα
kso = Wm2C 34RezistenŃa termică a depunerilor (Rsd)
11
=minus=sos kk
Rsd Wm2C
Rsd = Wm2C 35EficienŃa procesului de icircncălzire (ηinc)
2
1
2
2 =minusminus
=tt
ttincη
36Randamentul termodinamic (ηtd)
( )( )
0
1
11
2
22
0
1
2 =minusminus
==iiG
iiG
Q
Qtdη
unde
0
1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant
p = 59 bar
9
t = 200C rarr =0
1i kJkg
ηtd =
37Exergia specifică a aburului la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
38Exergia specifică a apei la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
39Exergia specifică a apei la intrare (
2e )
20
2
2 =minus= sTie kJkg
40Exergia specifică a apei la ieşire (
2e )
=minus=
20
2
2 sTie kJkg
41Exergia cedată de fluidul primar (∆E1)
( )
1
111 =minus=∆ eeGE kW
42Exergia primită de fluidul secundar (∆E2)
( )
2
222 =minus=∆ eeGE kW
43Pierderile de exergie (∆Ep)
21 =∆minus∆=∆ EEEp kW
44Randamentul exergetic (ηex)
1001
2 =sdot∆∆
=E
Eexη
45Pierderea specifică de presiune pentru fluidul rece (
2spp∆ )
=sdot
sdotsdot∆=
∆=∆
Sk
CGp
NTC
pp
s
p
sp2
2
22
2
2 bar
unde NTC = număr de unităŃi de transfer termic de căldură NTC = ksSW
2spp∆ = bar
10
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
Coeficientul global de schimb de căldură ( )
sk
ks = Wm2C rarr din tabel
sk = 1000divide4000 Wm2C
1
=sdot+
=sdso
sos
Rk
kk
Q2= kJs
Q2rarr
Q1= kJs
Q1rarr100 Qp= kJs
Qprarr
∆E1= kW
∆E1rarr100
∆E2= kW
∆E2rarr
∆Ep= kW
∆Eprarr
11
RezistenŃa termică a depunerilor ( )
sdR
DiferenŃa medie de temperatură ( )
medt
2 =sdot
=∆sk
Qt
s
med
0C
2
1
=∆+== meds tttt0C
Se stabileşte
1p = rarr t1 = C
Se alege presiunea condensatului la ieşire rarr ( )
1i = kJkgK
( )
1i = kJkgK
Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
1
2 ==Q
Qrη
ηr =
Debitul de abur de icircncălzire
1G
( )
1
1
12 =minus
=ii
QG
rη
1G =
Debitul (fluxul) de căldură cedat (
1Q )
)(
1
1
11iiGQ minus=
1Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură primit (
2Q )
)(
2
2
2
2 iiGQ minus=
2Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Qp)
2
1
QQQp minus=
pQ = kJs
Se calculează
- Exergia specifică a aburului ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1)(i = kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 =minus= sTie kJkgK
12
- Exergia specifică a apei ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1 )(i =hellip kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 hellip=minus= sTie kJkgK
- Exergia cedată de abur ( )
1E∆
( )
1
1
1
1 hellip=minus=∆ eeGE kW
- Exergia cedată de apă ( )
2E∆
( )
2
2
2
2 eeGE minus=∆
- Pierderile de exergie ( )
pE∆
2
1
=∆minus∆=∆ EEEpkW
- Randamentul exergetic ( )
exη
1
2 =∆∆
=E
Eexη
BilanŃul energetic - Cantitatea de căldură cedată de abur
1 =Q kJ rarr 100
- Cantitatea de căldură primită de apă
2 =Q kJ rarr hellip
- Cantitatea de căldură pierdută
=pQ kJ rarr hellip
BilanŃul exergetic - Exergie cedată
1 =∆E kW rarr 100
- Exergia primită
2 =∆E kW rarr hellip
- Pierderi de exergie
=∆ pE kW rarr hellip
Ameliorarea funcŃiei aparatului s-a realizat prin - hellip
Efecte - helliphelliphelliphellip
13
Economia anuală de combustibil
( )( )
1
1
11 =sdotsdot
minusminus= n
ic H
iiGGB σ
ηtccan
unde
nσ = timp de utilizare
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
1Q =hellipkJ
1Q rarr100
2Q =hellip kJ
2Q rarr
pQ =hellip kJ
pQ rarrhellip
1E∆ =hellip kW
1E∆ rarr100
2E∆ =hellip kW
2E∆ rarrhellip
pE∆ =hellip kW
pE∆ rarrhellip
9
t = 200C rarr =0
1i kJkg
ηtd =
37Exergia specifică a aburului la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
38Exergia specifică a apei la intrare (
1e )
10
1
1 =minus= sTie kJkg
1 =e kJkg
39Exergia specifică a apei la intrare (
2e )
20
2
2 =minus= sTie kJkg
40Exergia specifică a apei la ieşire (
2e )
=minus=
20
2
2 sTie kJkg
41Exergia cedată de fluidul primar (∆E1)
( )
1
111 =minus=∆ eeGE kW
42Exergia primită de fluidul secundar (∆E2)
( )
2
222 =minus=∆ eeGE kW
43Pierderile de exergie (∆Ep)
21 =∆minus∆=∆ EEEp kW
44Randamentul exergetic (ηex)
1001
2 =sdot∆∆
=E
Eexη
45Pierderea specifică de presiune pentru fluidul rece (
2spp∆ )
=sdot
sdotsdot∆=
∆=∆
Sk
CGp
NTC
pp
s
p
sp2
2
22
2
2 bar
unde NTC = număr de unităŃi de transfer termic de căldură NTC = ksSW
2spp∆ = bar
10
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
Coeficientul global de schimb de căldură ( )
sk
ks = Wm2C rarr din tabel
sk = 1000divide4000 Wm2C
1
=sdot+
=sdso
sos
Rk
kk
Q2= kJs
Q2rarr
Q1= kJs
Q1rarr100 Qp= kJs
Qprarr
∆E1= kW
∆E1rarr100
∆E2= kW
∆E2rarr
∆Ep= kW
∆Eprarr
11
RezistenŃa termică a depunerilor ( )
sdR
DiferenŃa medie de temperatură ( )
medt
2 =sdot
=∆sk
Qt
s
med
0C
2
1
=∆+== meds tttt0C
Se stabileşte
1p = rarr t1 = C
Se alege presiunea condensatului la ieşire rarr ( )
1i = kJkgK
( )
1i = kJkgK
Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
1
2 ==Q
Qrη
ηr =
Debitul de abur de icircncălzire
1G
( )
1
1
12 =minus
=ii
QG
rη
1G =
Debitul (fluxul) de căldură cedat (
1Q )
)(
1
1
11iiGQ minus=
1Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură primit (
2Q )
)(
2
2
2
2 iiGQ minus=
2Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Qp)
2
1
QQQp minus=
pQ = kJs
Se calculează
- Exergia specifică a aburului ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1)(i = kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 =minus= sTie kJkgK
12
- Exergia specifică a apei ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1 )(i =hellip kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 hellip=minus= sTie kJkgK
- Exergia cedată de abur ( )
1E∆
( )
1
1
1
1 hellip=minus=∆ eeGE kW
- Exergia cedată de apă ( )
2E∆
( )
2
2
2
2 eeGE minus=∆
- Pierderile de exergie ( )
pE∆
2
1
=∆minus∆=∆ EEEpkW
- Randamentul exergetic ( )
exη
1
2 =∆∆
=E
Eexη
BilanŃul energetic - Cantitatea de căldură cedată de abur
1 =Q kJ rarr 100
- Cantitatea de căldură primită de apă
2 =Q kJ rarr hellip
- Cantitatea de căldură pierdută
=pQ kJ rarr hellip
BilanŃul exergetic - Exergie cedată
1 =∆E kW rarr 100
- Exergia primită
2 =∆E kW rarr hellip
- Pierderi de exergie
=∆ pE kW rarr hellip
Ameliorarea funcŃiei aparatului s-a realizat prin - hellip
Efecte - helliphelliphelliphellip
13
Economia anuală de combustibil
( )( )
1
1
11 =sdotsdot
minusminus= n
ic H
iiGGB σ
ηtccan
unde
nσ = timp de utilizare
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
1Q =hellipkJ
1Q rarr100
2Q =hellip kJ
2Q rarr
pQ =hellip kJ
pQ rarrhellip
1E∆ =hellip kW
1E∆ rarr100
2E∆ =hellip kW
2E∆ rarrhellip
pE∆ =hellip kW
pE∆ rarrhellip
10
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
Coeficientul global de schimb de căldură ( )
sk
ks = Wm2C rarr din tabel
sk = 1000divide4000 Wm2C
1
=sdot+
=sdso
sos
Rk
kk
Q2= kJs
Q2rarr
Q1= kJs
Q1rarr100 Qp= kJs
Qprarr
∆E1= kW
∆E1rarr100
∆E2= kW
∆E2rarr
∆Ep= kW
∆Eprarr
11
RezistenŃa termică a depunerilor ( )
sdR
DiferenŃa medie de temperatură ( )
medt
2 =sdot
=∆sk
Qt
s
med
0C
2
1
=∆+== meds tttt0C
Se stabileşte
1p = rarr t1 = C
Se alege presiunea condensatului la ieşire rarr ( )
1i = kJkgK
( )
1i = kJkgK
Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
1
2 ==Q
Qrη
ηr =
Debitul de abur de icircncălzire
1G
( )
1
1
12 =minus
=ii
QG
rη
1G =
Debitul (fluxul) de căldură cedat (
1Q )
)(
1
1
11iiGQ minus=
1Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură primit (
2Q )
)(
2
2
2
2 iiGQ minus=
2Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Qp)
2
1
QQQp minus=
pQ = kJs
Se calculează
- Exergia specifică a aburului ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1)(i = kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 =minus= sTie kJkgK
12
- Exergia specifică a apei ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1 )(i =hellip kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 hellip=minus= sTie kJkgK
- Exergia cedată de abur ( )
1E∆
( )
1
1
1
1 hellip=minus=∆ eeGE kW
- Exergia cedată de apă ( )
2E∆
( )
2
2
2
2 eeGE minus=∆
- Pierderile de exergie ( )
pE∆
2
1
=∆minus∆=∆ EEEpkW
- Randamentul exergetic ( )
exη
1
2 =∆∆
=E
Eexη
BilanŃul energetic - Cantitatea de căldură cedată de abur
1 =Q kJ rarr 100
- Cantitatea de căldură primită de apă
2 =Q kJ rarr hellip
- Cantitatea de căldură pierdută
=pQ kJ rarr hellip
BilanŃul exergetic - Exergie cedată
1 =∆E kW rarr 100
- Exergia primită
2 =∆E kW rarr hellip
- Pierderi de exergie
=∆ pE kW rarr hellip
Ameliorarea funcŃiei aparatului s-a realizat prin - hellip
Efecte - helliphelliphelliphellip
13
Economia anuală de combustibil
( )( )
1
1
11 =sdotsdot
minusminus= n
ic H
iiGGB σ
ηtccan
unde
nσ = timp de utilizare
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
1Q =hellipkJ
1Q rarr100
2Q =hellip kJ
2Q rarr
pQ =hellip kJ
pQ rarrhellip
1E∆ =hellip kW
1E∆ rarr100
2E∆ =hellip kW
2E∆ rarrhellip
pE∆ =hellip kW
pE∆ rarrhellip
11
RezistenŃa termică a depunerilor ( )
sdR
DiferenŃa medie de temperatură ( )
medt
2 =sdot
=∆sk
Qt
s
med
0C
2
1
=∆+== meds tttt0C
Se stabileşte
1p = rarr t1 = C
Se alege presiunea condensatului la ieşire rarr ( )
1i = kJkgK
( )
1i = kJkgK
Coeficientul de reŃinere al căldurii (randamentul izolaŃiei) ηr
1
2 ==Q
Qrη
ηr =
Debitul de abur de icircncălzire
1G
( )
1
1
12 =minus
=ii
QG
rη
1G =
Debitul (fluxul) de căldură cedat (
1Q )
)(
1
1
11iiGQ minus=
1Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură primit (
2Q )
)(
2
2
2
2 iiGQ minus=
2Q = kJs
Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Qp)
2
1
QQQp minus=
pQ = kJs
Se calculează
- Exergia specifică a aburului ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1)(i = kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 =minus= sTie kJkgK
12
- Exergia specifică a apei ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1 )(i =hellip kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 hellip=minus= sTie kJkgK
- Exergia cedată de abur ( )
1E∆
( )
1
1
1
1 hellip=minus=∆ eeGE kW
- Exergia cedată de apă ( )
2E∆
( )
2
2
2
2 eeGE minus=∆
- Pierderile de exergie ( )
pE∆
2
1
=∆minus∆=∆ EEEpkW
- Randamentul exergetic ( )
exη
1
2 =∆∆
=E
Eexη
BilanŃul energetic - Cantitatea de căldură cedată de abur
1 =Q kJ rarr 100
- Cantitatea de căldură primită de apă
2 =Q kJ rarr hellip
- Cantitatea de căldură pierdută
=pQ kJ rarr hellip
BilanŃul exergetic - Exergie cedată
1 =∆E kW rarr 100
- Exergia primită
2 =∆E kW rarr hellip
- Pierderi de exergie
=∆ pE kW rarr hellip
Ameliorarea funcŃiei aparatului s-a realizat prin - hellip
Efecte - helliphelliphelliphellip
13
Economia anuală de combustibil
( )( )
1
1
11 =sdotsdot
minusminus= n
ic H
iiGGB σ
ηtccan
unde
nσ = timp de utilizare
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
1Q =hellipkJ
1Q rarr100
2Q =hellip kJ
2Q rarr
pQ =hellip kJ
pQ rarrhellip
1E∆ =hellip kW
1E∆ rarr100
2E∆ =hellip kW
2E∆ rarrhellip
pE∆ =hellip kW
pE∆ rarrhellip
12
- Exergia specifică a apei ( )
1e
( ) ( ) ( )
10
1
1 sTie minus=
1 )(i =hellip kJkg
1 )(s =hellip kJkgK
( ) ( ) ( )
10
1
1 hellip=minus= sTie kJkgK
- Exergia cedată de abur ( )
1E∆
( )
1
1
1
1 hellip=minus=∆ eeGE kW
- Exergia cedată de apă ( )
2E∆
( )
2
2
2
2 eeGE minus=∆
- Pierderile de exergie ( )
pE∆
2
1
=∆minus∆=∆ EEEpkW
- Randamentul exergetic ( )
exη
1
2 =∆∆
=E
Eexη
BilanŃul energetic - Cantitatea de căldură cedată de abur
1 =Q kJ rarr 100
- Cantitatea de căldură primită de apă
2 =Q kJ rarr hellip
- Cantitatea de căldură pierdută
=pQ kJ rarr hellip
BilanŃul exergetic - Exergie cedată
1 =∆E kW rarr 100
- Exergia primită
2 =∆E kW rarr hellip
- Pierderi de exergie
=∆ pE kW rarr hellip
Ameliorarea funcŃiei aparatului s-a realizat prin - hellip
Efecte - helliphelliphelliphellip
13
Economia anuală de combustibil
( )( )
1
1
11 =sdotsdot
minusminus= n
ic H
iiGGB σ
ηtccan
unde
nσ = timp de utilizare
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
1Q =hellipkJ
1Q rarr100
2Q =hellip kJ
2Q rarr
pQ =hellip kJ
pQ rarrhellip
1E∆ =hellip kW
1E∆ rarr100
2E∆ =hellip kW
2E∆ rarrhellip
pE∆ =hellip kW
pE∆ rarrhellip
13
Economia anuală de combustibil
( )( )
1
1
11 =sdotsdot
minusminus= n
ic H
iiGGB σ
ηtccan
unde
nσ = timp de utilizare
Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanŃurilor pentru regimurile analizate Diagrama fluxurilor energetice
Diagrama fluxurilor exergetice
1Q =hellipkJ
1Q rarr100
2Q =hellip kJ
2Q rarr
pQ =hellip kJ
pQ rarrhellip
1E∆ =hellip kW
1E∆ rarr100
2E∆ =hellip kW
2E∆ rarrhellip
pE∆ =hellip kW
pE∆ rarrhellip