Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

18
Model intocmire bilant energetic si exergetic pentru un schimbator de caldura apa -apa Să se întocmească bilanţul energetic şi exergetic al unui schimbător de căldură orizontal apă-apă, în contracurent, cu suprafaţa de schimb de căldură S = 108,9 m 2 : - agentul termic primar circulă prin ţevi; - agentul termic secundar circulă prin exteriorul ţevilor; - temperatura mediului ambiant T 0  = 293 K Utilizare: Preparare apă caldă pentru încălzire. Datele de construcţie: - număr tronsoane: n = 6 - număr ţevi pe tronson: n 1  = 85 - lungimea unui tronson: l  = 4 m - diametru interior al ţevii: d i  = 16 mm - diametru exterior al ţevii: d e  = 21 mm - diametru interior al mantalei: D i  = 309 mm - grosimea peretelui mantalei: 8 = δ mm - secţiunea de trecere a fluidului prin ţevi: S 1  = 0,0171 m 2  - secţiunea de trecere a fluidului între ţevi: s 2  = 0,045 m 2  Conturul de bilanţ: - schimbătorul de căldură cu intrările şi ieşirile celor 2 agenţi termici. Mărimi măsurate: - debitul de apă fierbinte: G 1  = 21 kg/s - temperatura agentului primar la intrare: 95 ' 1  = t 0 C - presiunea agentului primar la intrare: 8 , 7 ' 1  =  p bar - temperatura agentului primar la ieşire: 71 ' ' 1  = t 0 C - presiunea agentului primar la ieşire: 3 , 7 ' ' 1  =  p bar - debitul de apă rece: G 2  = 25,43 kg/s - temperatura agentului secundar la intrare: 53 ' 2  = t 0 C - presiunea agentului secundar la intrare: 4 , 3 ' 2  =  p bar - temperatura agentului secundar la ieşire: 72 ' ' 2  = t 0 C - presiunea agentului secundar la ieşire: 08 , 3 ' ' 2  =  p bar Model de calcul :  Bilant energetic - ecuatia de b ilant termic: Q 1 = Q 2 + Q p Q 1 = fluxul de căldură cedat de agentul termic primar Q 2 = fluxul de căldură primit de agentul termic secundar Q p = fluxul de căldură pierdut în mediul ambiant Bilant exergetic:  P  E  E  E  + =  2 1  Detalierea termenilor ecuatiilor de bilant 1. Entalpia agentului termic primar la intrare în schimbător (  ' 1 i  ): 95 ' 1  = t 0 C 8 , 7 ' 1  =  p  bar -> ' 1 i  din tabel apă + abur supraîncălzit i 90  = 377,2 kJ/kg i 100  = 419,2 kJ/kg

Transcript of Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 118

Model intocmire bilant energetic si exergetic pentru unschimbator de caldura apa -apa

Să se icircntocmească bilanţul energetic şi exergetic al unui schimbător de căldură orizontal apă-apă icircncontracurent cu suprafaţa de schimb de căldură S = 1089 m

2

- agentul termic primar circulă prin ţevi- agentul termic secundar circulă prin exteriorul ţevilor

- temperatura mediului ambiant T 0 = 293 K

Utilizare Preparare apă caldă pentru icircncălzireDatele de construcţie

- număr tronsoane n = 6- număr ţevi pe tronson n1 = 85- lungimea unui tronson l = 4 m- diametru interior al ţevii d i = 16 mm- diametru exterior al ţevii d e = 21 mm- diametru interior al mantalei Di = 309 mm

- grosimea peretelui mantalei 8=δ mm

- secţiunea de trecere a fluidului prin ţevi S1 = 00171 m2

- secţiunea de trecere a fluidului icircntre ţevi s2 = 0045 m2 Conturul de bilanţ - schimbătorul de căldură cu intrările şi ieşirile celor 2 agenţi termici

Mărimi măsurate- debitul de apă fierbinte G1 = 21 kgs

- temperatura agentului primar la intrare 95

1 =t 0C

- presiunea agentului primar la intrare 87

1 = p bar

- temperatura agentului primar la ieşire 71

1 =t 0C

- presiunea agentului primar la ieşire 37

1 = p bar

- debitul de apă rece G2 = 2543 kgs

- temperatura agentului secundar la intrare 53

2 =t 0C

- presiunea agentului secundar la intrare 43

2 = p bar

- temperatura agentului secundar la ieşire 72

2 =t 0C

- presiunea agentului secundar la ieşire 083

2 = p bar

Model de calcul

Bilant energetic - ecuatia de bilant termic Q1 = Q2 + Qp

Q1= fluxul de căldură cedat de agentul termic primar

Q2= fluxul de căldură primit de agentul termic secundar

Qp= fluxul de căldură pierdut icircn mediul ambiant

Bilant exergetic P E E E ∆+∆=∆ 21

Detalierea termenilor ecuatiilor de bilant

1 Entalpia agentului termic primar la intrare icircn schimbător (

1i )

95

1 =t 0C

87

1 = p bar -gt

1i din tabel apă + abur supraicircncălzit

i 90 = 3772 kJkgi 100 = 4192 kJkg

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 218

i∆ = i 100 ndash i 90 = 4192 kJkg ndash 3772 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

5 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2110

542=

times= x kJkg

1i = i 90 + 21 kJkg = 3772 kJkg + 21 kJkg = 3982 kJkg

1i =3982 kJkg

2 Entalpia agentului termic primar la ieşire (

1i )

71

1 =t 0C

37

1 = p bar -gt

1i din tabel apă + abur supraicircncălzit

C i 070

= 2934 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 kJkg ndash 2934 kJkg = 418 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 418 kJkg

10 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

18410

1841=

times= x kJkg

C i 0

71=C i 070

+ 418 kJkg = 2934 kJkg + 418 kJkg = 29758 kJkg

1i =29758 kJkg

3 Entalpia agentului termic secundar la intrare (

2i )

53

2 =t 0C

43

2 = p bar -gt

2i din tabel apă + abur supraicircncălzit

i 50 = 2095 kJkgi 60 = 2513 kJkg

i∆ = i 60 ndash i 50 = 2513 kJkg ndash 2095 kJkg = 418 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 418 kJkg

30 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

541210

3841=

times= x kJkg

2i = i 50 + 1254 kJkg = 2095 kJkg + 1254 kJkg = 22204 kJkg

2i =22204 kJkg

4 Entalpia agentului termic secundar la ieşire (

2i )

72

2 =t 0C

083

2 = p bar -gt

2i din tabel apă + abur supraicircncălzit

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 318

C i 070

= 2934 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2934 kJkg = 419 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 419 kJkg

2 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

38810

2941=

times= x kJkg

2i =C i 070 + 838 kJkg = 2934 kJkg + 838 kJkg = 30178 kJkg

2i =30178 kJkg

5 Entropia agentului termic primar la intrare icircn schimbător (

1 s )

95

1 =t 0C

87

1 = p bar -gt

1 s

s90 = 11916 kJkgKs100 = 13060 kJkgK

s∆ = s100 ndash s90 = 13060 kJkgK ndash 11916 kJkgK = 01144 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01144 kJkgK

5 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0572010

511440=

times= x kJkgK

1 s = s90 + 00572 kJkgK = 11916 kJkgK + 00572 kJkgK = 12488 kJkgK

1 s =12488 kJkgK

6 Entropia agentului termic primar la ieşire (

1 s )

71

1 =t 0C

37

1 = p bar -gt

1 s

s70 = 09539 kJkgKs80 = 10743 kJkgK

s∆ = s80 ndash s70 = 10743 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01204 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01204 kJkgK

10 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

01204010

112040 =times= x kJkgK

1 s = s70 + 001204 kJkgK = 09539 kJkgK + 001204 kJkgK = 096594 kJkgK

1 s =096594 kJkgK

7 Entropia agentului termic secundar la intrare icircn schimbător (

2 s )

53

2 =t 0C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 418

43

2 = p bar -gt

2 s

s50 = 07031 kJkgKs60 = 08304 kJkgK

s∆ = s60 ndash s50 = 08304 kJkgK ndash 07031 kJkgK = 01273 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01273 kJkgK

30 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

03819010

312730=

times= x kJkgK

2 s = s50 + 003819 kJkgK = 07031 kJkgK + 003819 kJkgK = 074129 kJkgK

2 s =074129 kJkgK

8 Entropia agentului termic secundar la ieşire (

2 s )

72

2 =t 0C

083

2 = p bar -gt

2 s

s70 = 09543 kJkgKs80 = 10746 kJkgK

s∆ = s80 ndash s70 = 10746 kJkgK ndash 09543 kJkgK = 01203 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01203 kJkgK

2 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

02406010

212030=

times= x kJkgK

2 s = s70 + 002406 kJkgK = 09543 kJkgK + 002406 kJkgK = 097836 kJkgK

2 s =097836 kJkgK

9 Debitul (fluxul) de căldură cedat (Q 1 )

111 (t GC Q pr timestimes=η - )

1t

unde

r η -gt randamentul izolaţiei (coeficient de reţinere a căldurii)

r η = 099 divide 0998 (l iteratura de specialitate -gt icircndrumar schimbător de căldură)

Se alege r η = 0998

G1 = 21 kgsC p = 419 kJkgK

1t -

1t = 950C ndash 71

0C = 24

0C

Q1 = 0998times419times21times24 = 210754 kJsQ1 = 210754 kJs10 Debitul (fluxul) de căldură primit (Q 2 )

222 (t GC Q p times= - )

2t

G2 = 2543 kgsC p = 418 kJkgK

2t -

2t = 720C ndash 53

0C = 19

0C

Q2 = 418times2543times19 = 201965 kJsQ2 = 201965 kJs

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 518

11 Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Q p )Q p = Q1 ndash Q2

Q p = 210754 ndash 201965 = 8789 kJsQ p = 8789 kJs

12 Diferenţa medie de temperatură (∆t med )

( ) ( )420

5371

7290ln

53717290

lnmin

max

minmax cong

minus

minus

minusminusminus=

minus=

t

t

t t t med

∆∆∆ 0

C

420congmed t ∆0C

13Coeficientul de reţinere al căldurii (randamentul izolaţiei) ηr

9580542107

652019

1

2 ===Q

Qr η

ηr = 0958

14Coeficientul global de schimb de căldură (k s )

3

0 10minussdotsdotsdot= S t k Q med s ∆ KW

( ) ( )6591010562221

072023

109108420

7195211949580

10910842010 333

1

11

3

0 =sdot=sdotsdot

minussdotsdot

=sdotsdot

minussdotsdotsdot

=sdotsdot= minusminusminusminus

t t C G

S t

Q

k P iz

med

s

η

ks = 91065 Wm20C

15 Temperatura medie a agentului secundar

1

11 t t t minus=δ = 95 ndash 71 = 240C

2

22 t t t minus=δ = 72 ndash 53 = 190C

16 Temperatura medie a agentului primar

Dacă ( ) 56250

2

2212 =+=rArrlt t t t t t δ δ 0C

198221 =+= med t t t ∆ 0C

17Densitatea medie a agentului primar ( C

0982

ρ )

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 618

00103560090

=C v m

3kg

62496500103560

11

9090

0 ===v

ρ kgm3

00102860080 =C v m

3kg

19597200102860

1180

800 ===v

ρ kgm3

57166249651959729080

=minus=minus= ρ ρ ρ ∆ kgm3

C t 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6571

C t 092=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

905110

571692=

times= x

299709051195972905180982 =minus=minus= ρ ρ kgm3

29970982 = ρ kgm

3

18Densitatea medie a agentului secundar ( C

0562

ρ )

00101700060

=C v m3kg

28498300101700

11

6060

0 ===v

ρ kgm3

001022600

70

=C

v m3kg

89997700102260

11

7070

0 ===v

ρ kgm3

38558999772849837060 =minus=minus= ρ ρ ρ ∆ kgm3

C t 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5385

C t 052=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

346110

385552=

times= x

9389813461284983346160562 =minus=minus= ρ ρ kgm3

938981562 = ρ kgm3

19Vacircscozitatea medie a agentului primar ( 1ν ) 6921705921705

1 1034860198210045321004532 minusminusminusminusminus sdot=sdotsdot=sdotsdot= mt ν m

2s

t m = t 1 = 82190C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 718

6

1 1034860 minussdot=ν m

2s

20Vacircscozitatea medie a agentului secundar ( 2ν ) 69217059605

2 1046305621004532104532 minusminusminusminusminus sdot=sdotsdot=sdotsdot=

mt ν m2s

t m = t 2 = 6250C

6

2 104630 minussdot=ν m

2s

21Viteza de curgere a agentului primar (w 1 )

265612997001710

21

11

11 =

sdot=

sdot=

ρ S

Gw ms

299709821

== ρ ρ kgm3

w 1 = 12656 ms

22Numărul Reynolds pentru agentului primar (Re1 )

580881034860

016026561Re

6

1

11 =

sdot

sdot=

sdot=

minusν

id w

Re1 = 58088

23Coeficientul de convecţie penrtu agentul primar (α 1 )

( ) 20

802

1 04803231430

i

mm

d

wt t minussdot+=α

( ) 20

802

10160

265611982048019823231430 sdotminussdot+=α

α 1 = 836948 Wm2C

24Viteza de curgere a agentului secundar (w 2 )

5710949810450

4325

22

22 =

sdot=

sdot=

ρ S

Gw ms

9389815622 == ρ ρ kgm3

w 2 = 0571 ms

25Diametrul hidraulic echivalent pentru agentul secundar (d ech )

0276044

44

22

=sdot+

minus

=sdot

=nd D

nd D

P

S d

ei

ei

echπ π

π π

m

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 818

undeP = perimetru

d ech = 00276 m

26Numărul Reynolds pentru agentului secundar (Re2 )

34038104630

027605710Re

6

2

22 =

sdotsdot=sdot=

minusν echd w

Re2 = 34038

27Coeficientul de convecţie penrtu agentul secundar (α 2 )

( ) 20

80

22

2 04803231430ech

mmd

wt t minussdot+=α

( ) 20

802

2

02760

571056204805623231430 sdotminussdot+=α

α 2 = 3534188 Wm2C

28Temperatura medie a peretelui ţevii (t p )

C t t

t p021 772

2

562982

2=

+=

+=

t p = 7270C

29Conductivitatea peretelui ţevii (λ p ) λ p = 5424 Wm

2C

30Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (k so )

e

i

i

e

p

i

so d

d

d

d d

k sdot++=

21

1ln

2

11

α λ α

4107530210

0160

1883534

1

0160

0210ln

24542

0160

488369

11 minussdot=sdot+sdotsdot

+= sok

Wm2C

k so = 2666 Wm2

C

31Rezistenţa termică a depunerilor (R sd )

410237

2666

1

65910

111 minussdot=minus=minus= so s k k

Rsd Wm2C

R sd = 72310-4

Wm2C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 918

32Eficienţa procesului de icircncălzire (ηinc )

4505395

5372

2

1

2

2 =minus

minus=

minus

minus=t t

t t incη

ηinc = 045

33Randamentul termodinamic (ηtd )

( )( )

( )( )

300484239821

042225830143250

1

11

2

22 =minus

minus=

minus

minus=iiG

iiGtd η

unde0

1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant

ηtd = 030

34Eficienţa termică (ε)

( )( )

( )( )

2

1min

2

22

2

1min

1

11

max t t W

t t W

t t W

t t W

Q

Q

minus

minus=

minus

minus==ε

( )( )

( )( )

( )( )

54640539519421

53721844325

2

11

2

22

2

1min

2

22

1

2 =minussdot

minussdot=

minussdot

minussdot=

minus

minus=

t t cG

t t cG

t t W

t t W

p

ε = 05464

35Exergia agentului primar la intrare icircn aparat (

1e )

30132248812932398

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

30132

1 =e kJkg

36Exergia agentului primar la ieşirea din aparat (

1e )

5591496594029358257

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

559141 =e kJkg

37Exergia agentului secundar la intrare icircn aparat (

2e )

842474129029304222

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

8424

2 =e kJkg

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1018

38Exergia agentului secundar la ieşirea din aparat (

2e )

921497836029358301

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

9214

2 =e kJkg

39Exergia cedată de fluidul primar (∆E 1 )

( ) ( ) 582372559143013221

1

111 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 1 = 372582 kW

40Exergia primită de fluidul secundar (∆E 2 )

( ) ( ) 283256892492144325

2

222 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 2 = 256283 kW

41Pierderi de exergie (∆E p )

29911628325658237221 =minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

∆E p = 116299 kW

42Randamentul exergetic (ηex )

7868100582372

283256100

1

2 =sdot=sdot= E

E ex

∆η

ηex = 6878

Bilanţul energetic real

- cantitatea de căldură cedată Q1 = 210753 kJs rarr 100- cantitatea de căldură primită Q2 = 201965 kJs rarr 9583- cantitatea de căldură pierdută Qp = 8788 kJs rarr 477

Bilanţul exergetic

- exergie cedată ∆E 1 = 372582 kJs rarr 100- exergie primită ∆E 2 = 256283 kJs rarr 6878- pierderile de exergie ∆E p = 116299 kJs rarr 3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1118

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

Q2=201965 kJs

Q2rarr9583

Q1=210753 kJs

Q1rarr100 Q p=8788 kJs

Q prarr477

∆E 1=372582 kW

∆E 1rarr100

∆E 2=256283 kW

∆E 2rarr6878

E p=116299 kW

∆E prarr3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1218

Analiza bilantului termic43Pierderea specifică de presiune pentru fluidul primar (∆P 1 )

430

19421

910865910

31787

11

21

1

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 1 = 043 bar44Pierderea specifică de presiune pentru fluidul secundar (∆P 2 )

3420

1844325

910865910

08343

22

21

2

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 2 = 0342 bar

Din tabel- k so rezultă limitele admisibile 1400divide6000 Wm

2C

- R sd rezultă 00002 m2CW

00002 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1000000723 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

536100020

1000007230=

times= x rarr se recomandă curăţirea ţevilor

- η rezultă 098 rarr ηr = 0958 se recomandă icircmbunătăţirea izolaţiei termice- ∆p rezultă limitele admisibile 015divide05 bar

După luarea măsurilor necesare precum curăţarea aparatajului şi icircmbunătăţirea izolaţiei termice

00020 = sd R m2CW

980 =r η

18

1 =G ms

Mărimi cunoscute

9108=S m2

95

1 =t 0C

53

2 =t 0C

G2 = 2543 kgs

Mărimi necunoscuteQ2 ndash sarcina termică a aparatului

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1318

=

1t 0C

=

2t 0C

a) 310

21

18430

22

1

11

1 =

sdot=

sdot=

G

G p p ∆∆ bar

b) Coeficientul de convecţie (

1α )

45739821

18488369

8080

1

11

1 =

sdot=

sdot=G

Gα α Wm

2C

c) Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (

sok )

22391ln

21

1

21

=

sdot++

=

e

i

i

e

p

i so

d d

d d d

k

α λ α

Wm2C

d) Coeficientul global de schimb de căldură (

sk )

596171

=

sdot+=

sd so

so s

Rk

k k Wm

2C

e) Eficienţa termică (ε )

minusminus

minusminus

sdotminus

minus=

max

minmax

max

minmax

1

max

min

1

1

1

W

W NTC

W

W

NTC

eW

W

42min

max =sdot

=W

S k NTC s

min1

1 1W cGW p =sdot=

222 p

cGW sdot=

7790 =ε

f) Sarcina termică a aparatului (

2Q )

( )

2

1min

2 ε sdotminus= t t W Q

( ) 592467779053954275

2 =sdotminus=Q kJ

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1418

g) 217629106

59246753

2

2

2

2

2

2

2

2

=+=+=sdot

+=W

Qt

cG

Qt t

p

0C

h) 6161

4275980

59246795

1

2

1

1

2

1

1

1

=sdot

minus=sdot

minus=sdotsdot

minus=

W

Qt

cG

Qt t

r pr η η

0C

i) Debitul de căldură cedat de fluidul primar (

1Q )

942517980

592467

2

1 ===r

QQ

η kJ

942517

1 =Q kJ

j) Debitul de căldură pierdut (

pQ )

3550592467942517

2

1

=minus=minus= QQQ p kJ

3550

= pQ kJ

k) Eficienţa procesului de icircncălzire(

incη )

550

2

1

2

2 =minus

minus=t t

t t incη

550 =incη

l) Eficienţa procesului de icircncălzire(

td η )

( )( )0

1

1

2

22

iiG

iiGtd

minusminus=η

C i 070

= 2932 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2932 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

62 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2610

2642 =times= x kJkg

2i =C i 070 + 26 kJkg = 2932 kJkg + 26 kJkg = 31921 kJkg

2i =31921 kJkg

( )( )

430484239818

04222213194325 =minus

minus=td η

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1518

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 218

i∆ = i 100 ndash i 90 = 4192 kJkg ndash 3772 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

5 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2110

542=

times= x kJkg

1i = i 90 + 21 kJkg = 3772 kJkg + 21 kJkg = 3982 kJkg

1i =3982 kJkg

2 Entalpia agentului termic primar la ieşire (

1i )

71

1 =t 0C

37

1 = p bar -gt

1i din tabel apă + abur supraicircncălzit

C i 070

= 2934 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 kJkg ndash 2934 kJkg = 418 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 418 kJkg

10 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

18410

1841=

times= x kJkg

C i 0

71=C i 070

+ 418 kJkg = 2934 kJkg + 418 kJkg = 29758 kJkg

1i =29758 kJkg

3 Entalpia agentului termic secundar la intrare (

2i )

53

2 =t 0C

43

2 = p bar -gt

2i din tabel apă + abur supraicircncălzit

i 50 = 2095 kJkgi 60 = 2513 kJkg

i∆ = i 60 ndash i 50 = 2513 kJkg ndash 2095 kJkg = 418 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 418 kJkg

30 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

541210

3841=

times= x kJkg

2i = i 50 + 1254 kJkg = 2095 kJkg + 1254 kJkg = 22204 kJkg

2i =22204 kJkg

4 Entalpia agentului termic secundar la ieşire (

2i )

72

2 =t 0C

083

2 = p bar -gt

2i din tabel apă + abur supraicircncălzit

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 318

C i 070

= 2934 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2934 kJkg = 419 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 419 kJkg

2 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

38810

2941=

times= x kJkg

2i =C i 070 + 838 kJkg = 2934 kJkg + 838 kJkg = 30178 kJkg

2i =30178 kJkg

5 Entropia agentului termic primar la intrare icircn schimbător (

1 s )

95

1 =t 0C

87

1 = p bar -gt

1 s

s90 = 11916 kJkgKs100 = 13060 kJkgK

s∆ = s100 ndash s90 = 13060 kJkgK ndash 11916 kJkgK = 01144 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01144 kJkgK

5 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0572010

511440=

times= x kJkgK

1 s = s90 + 00572 kJkgK = 11916 kJkgK + 00572 kJkgK = 12488 kJkgK

1 s =12488 kJkgK

6 Entropia agentului termic primar la ieşire (

1 s )

71

1 =t 0C

37

1 = p bar -gt

1 s

s70 = 09539 kJkgKs80 = 10743 kJkgK

s∆ = s80 ndash s70 = 10743 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01204 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01204 kJkgK

10 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

01204010

112040 =times= x kJkgK

1 s = s70 + 001204 kJkgK = 09539 kJkgK + 001204 kJkgK = 096594 kJkgK

1 s =096594 kJkgK

7 Entropia agentului termic secundar la intrare icircn schimbător (

2 s )

53

2 =t 0C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 418

43

2 = p bar -gt

2 s

s50 = 07031 kJkgKs60 = 08304 kJkgK

s∆ = s60 ndash s50 = 08304 kJkgK ndash 07031 kJkgK = 01273 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01273 kJkgK

30 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

03819010

312730=

times= x kJkgK

2 s = s50 + 003819 kJkgK = 07031 kJkgK + 003819 kJkgK = 074129 kJkgK

2 s =074129 kJkgK

8 Entropia agentului termic secundar la ieşire (

2 s )

72

2 =t 0C

083

2 = p bar -gt

2 s

s70 = 09543 kJkgKs80 = 10746 kJkgK

s∆ = s80 ndash s70 = 10746 kJkgK ndash 09543 kJkgK = 01203 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01203 kJkgK

2 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

02406010

212030=

times= x kJkgK

2 s = s70 + 002406 kJkgK = 09543 kJkgK + 002406 kJkgK = 097836 kJkgK

2 s =097836 kJkgK

9 Debitul (fluxul) de căldură cedat (Q 1 )

111 (t GC Q pr timestimes=η - )

1t

unde

r η -gt randamentul izolaţiei (coeficient de reţinere a căldurii)

r η = 099 divide 0998 (l iteratura de specialitate -gt icircndrumar schimbător de căldură)

Se alege r η = 0998

G1 = 21 kgsC p = 419 kJkgK

1t -

1t = 950C ndash 71

0C = 24

0C

Q1 = 0998times419times21times24 = 210754 kJsQ1 = 210754 kJs10 Debitul (fluxul) de căldură primit (Q 2 )

222 (t GC Q p times= - )

2t

G2 = 2543 kgsC p = 418 kJkgK

2t -

2t = 720C ndash 53

0C = 19

0C

Q2 = 418times2543times19 = 201965 kJsQ2 = 201965 kJs

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 518

11 Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Q p )Q p = Q1 ndash Q2

Q p = 210754 ndash 201965 = 8789 kJsQ p = 8789 kJs

12 Diferenţa medie de temperatură (∆t med )

( ) ( )420

5371

7290ln

53717290

lnmin

max

minmax cong

minus

minus

minusminusminus=

minus=

t

t

t t t med

∆∆∆ 0

C

420congmed t ∆0C

13Coeficientul de reţinere al căldurii (randamentul izolaţiei) ηr

9580542107

652019

1

2 ===Q

Qr η

ηr = 0958

14Coeficientul global de schimb de căldură (k s )

3

0 10minussdotsdotsdot= S t k Q med s ∆ KW

( ) ( )6591010562221

072023

109108420

7195211949580

10910842010 333

1

11

3

0 =sdot=sdotsdot

minussdotsdot

=sdotsdot

minussdotsdotsdot

=sdotsdot= minusminusminusminus

t t C G

S t

Q

k P iz

med

s

η

ks = 91065 Wm20C

15 Temperatura medie a agentului secundar

1

11 t t t minus=δ = 95 ndash 71 = 240C

2

22 t t t minus=δ = 72 ndash 53 = 190C

16 Temperatura medie a agentului primar

Dacă ( ) 56250

2

2212 =+=rArrlt t t t t t δ δ 0C

198221 =+= med t t t ∆ 0C

17Densitatea medie a agentului primar ( C

0982

ρ )

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 618

00103560090

=C v m

3kg

62496500103560

11

9090

0 ===v

ρ kgm3

00102860080 =C v m

3kg

19597200102860

1180

800 ===v

ρ kgm3

57166249651959729080

=minus=minus= ρ ρ ρ ∆ kgm3

C t 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6571

C t 092=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

905110

571692=

times= x

299709051195972905180982 =minus=minus= ρ ρ kgm3

29970982 = ρ kgm

3

18Densitatea medie a agentului secundar ( C

0562

ρ )

00101700060

=C v m3kg

28498300101700

11

6060

0 ===v

ρ kgm3

001022600

70

=C

v m3kg

89997700102260

11

7070

0 ===v

ρ kgm3

38558999772849837060 =minus=minus= ρ ρ ρ ∆ kgm3

C t 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5385

C t 052=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

346110

385552=

times= x

9389813461284983346160562 =minus=minus= ρ ρ kgm3

938981562 = ρ kgm3

19Vacircscozitatea medie a agentului primar ( 1ν ) 6921705921705

1 1034860198210045321004532 minusminusminusminusminus sdot=sdotsdot=sdotsdot= mt ν m

2s

t m = t 1 = 82190C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 718

6

1 1034860 minussdot=ν m

2s

20Vacircscozitatea medie a agentului secundar ( 2ν ) 69217059605

2 1046305621004532104532 minusminusminusminusminus sdot=sdotsdot=sdotsdot=

mt ν m2s

t m = t 2 = 6250C

6

2 104630 minussdot=ν m

2s

21Viteza de curgere a agentului primar (w 1 )

265612997001710

21

11

11 =

sdot=

sdot=

ρ S

Gw ms

299709821

== ρ ρ kgm3

w 1 = 12656 ms

22Numărul Reynolds pentru agentului primar (Re1 )

580881034860

016026561Re

6

1

11 =

sdot

sdot=

sdot=

minusν

id w

Re1 = 58088

23Coeficientul de convecţie penrtu agentul primar (α 1 )

( ) 20

802

1 04803231430

i

mm

d

wt t minussdot+=α

( ) 20

802

10160

265611982048019823231430 sdotminussdot+=α

α 1 = 836948 Wm2C

24Viteza de curgere a agentului secundar (w 2 )

5710949810450

4325

22

22 =

sdot=

sdot=

ρ S

Gw ms

9389815622 == ρ ρ kgm3

w 2 = 0571 ms

25Diametrul hidraulic echivalent pentru agentul secundar (d ech )

0276044

44

22

=sdot+

minus

=sdot

=nd D

nd D

P

S d

ei

ei

echπ π

π π

m

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 818

undeP = perimetru

d ech = 00276 m

26Numărul Reynolds pentru agentului secundar (Re2 )

34038104630

027605710Re

6

2

22 =

sdotsdot=sdot=

minusν echd w

Re2 = 34038

27Coeficientul de convecţie penrtu agentul secundar (α 2 )

( ) 20

80

22

2 04803231430ech

mmd

wt t minussdot+=α

( ) 20

802

2

02760

571056204805623231430 sdotminussdot+=α

α 2 = 3534188 Wm2C

28Temperatura medie a peretelui ţevii (t p )

C t t

t p021 772

2

562982

2=

+=

+=

t p = 7270C

29Conductivitatea peretelui ţevii (λ p ) λ p = 5424 Wm

2C

30Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (k so )

e

i

i

e

p

i

so d

d

d

d d

k sdot++=

21

1ln

2

11

α λ α

4107530210

0160

1883534

1

0160

0210ln

24542

0160

488369

11 minussdot=sdot+sdotsdot

+= sok

Wm2C

k so = 2666 Wm2

C

31Rezistenţa termică a depunerilor (R sd )

410237

2666

1

65910

111 minussdot=minus=minus= so s k k

Rsd Wm2C

R sd = 72310-4

Wm2C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 918

32Eficienţa procesului de icircncălzire (ηinc )

4505395

5372

2

1

2

2 =minus

minus=

minus

minus=t t

t t incη

ηinc = 045

33Randamentul termodinamic (ηtd )

( )( )

( )( )

300484239821

042225830143250

1

11

2

22 =minus

minus=

minus

minus=iiG

iiGtd η

unde0

1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant

ηtd = 030

34Eficienţa termică (ε)

( )( )

( )( )

2

1min

2

22

2

1min

1

11

max t t W

t t W

t t W

t t W

Q

Q

minus

minus=

minus

minus==ε

( )( )

( )( )

( )( )

54640539519421

53721844325

2

11

2

22

2

1min

2

22

1

2 =minussdot

minussdot=

minussdot

minussdot=

minus

minus=

t t cG

t t cG

t t W

t t W

p

ε = 05464

35Exergia agentului primar la intrare icircn aparat (

1e )

30132248812932398

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

30132

1 =e kJkg

36Exergia agentului primar la ieşirea din aparat (

1e )

5591496594029358257

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

559141 =e kJkg

37Exergia agentului secundar la intrare icircn aparat (

2e )

842474129029304222

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

8424

2 =e kJkg

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1018

38Exergia agentului secundar la ieşirea din aparat (

2e )

921497836029358301

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

9214

2 =e kJkg

39Exergia cedată de fluidul primar (∆E 1 )

( ) ( ) 582372559143013221

1

111 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 1 = 372582 kW

40Exergia primită de fluidul secundar (∆E 2 )

( ) ( ) 283256892492144325

2

222 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 2 = 256283 kW

41Pierderi de exergie (∆E p )

29911628325658237221 =minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

∆E p = 116299 kW

42Randamentul exergetic (ηex )

7868100582372

283256100

1

2 =sdot=sdot= E

E ex

∆η

ηex = 6878

Bilanţul energetic real

- cantitatea de căldură cedată Q1 = 210753 kJs rarr 100- cantitatea de căldură primită Q2 = 201965 kJs rarr 9583- cantitatea de căldură pierdută Qp = 8788 kJs rarr 477

Bilanţul exergetic

- exergie cedată ∆E 1 = 372582 kJs rarr 100- exergie primită ∆E 2 = 256283 kJs rarr 6878- pierderile de exergie ∆E p = 116299 kJs rarr 3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1118

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

Q2=201965 kJs

Q2rarr9583

Q1=210753 kJs

Q1rarr100 Q p=8788 kJs

Q prarr477

∆E 1=372582 kW

∆E 1rarr100

∆E 2=256283 kW

∆E 2rarr6878

E p=116299 kW

∆E prarr3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1218

Analiza bilantului termic43Pierderea specifică de presiune pentru fluidul primar (∆P 1 )

430

19421

910865910

31787

11

21

1

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 1 = 043 bar44Pierderea specifică de presiune pentru fluidul secundar (∆P 2 )

3420

1844325

910865910

08343

22

21

2

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 2 = 0342 bar

Din tabel- k so rezultă limitele admisibile 1400divide6000 Wm

2C

- R sd rezultă 00002 m2CW

00002 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1000000723 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

536100020

1000007230=

times= x rarr se recomandă curăţirea ţevilor

- η rezultă 098 rarr ηr = 0958 se recomandă icircmbunătăţirea izolaţiei termice- ∆p rezultă limitele admisibile 015divide05 bar

După luarea măsurilor necesare precum curăţarea aparatajului şi icircmbunătăţirea izolaţiei termice

00020 = sd R m2CW

980 =r η

18

1 =G ms

Mărimi cunoscute

9108=S m2

95

1 =t 0C

53

2 =t 0C

G2 = 2543 kgs

Mărimi necunoscuteQ2 ndash sarcina termică a aparatului

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1318

=

1t 0C

=

2t 0C

a) 310

21

18430

22

1

11

1 =

sdot=

sdot=

G

G p p ∆∆ bar

b) Coeficientul de convecţie (

1α )

45739821

18488369

8080

1

11

1 =

sdot=

sdot=G

Gα α Wm

2C

c) Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (

sok )

22391ln

21

1

21

=

sdot++

=

e

i

i

e

p

i so

d d

d d d

k

α λ α

Wm2C

d) Coeficientul global de schimb de căldură (

sk )

596171

=

sdot+=

sd so

so s

Rk

k k Wm

2C

e) Eficienţa termică (ε )

minusminus

minusminus

sdotminus

minus=

max

minmax

max

minmax

1

max

min

1

1

1

W

W NTC

W

W

NTC

eW

W

42min

max =sdot

=W

S k NTC s

min1

1 1W cGW p =sdot=

222 p

cGW sdot=

7790 =ε

f) Sarcina termică a aparatului (

2Q )

( )

2

1min

2 ε sdotminus= t t W Q

( ) 592467779053954275

2 =sdotminus=Q kJ

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1418

g) 217629106

59246753

2

2

2

2

2

2

2

2

=+=+=sdot

+=W

Qt

cG

Qt t

p

0C

h) 6161

4275980

59246795

1

2

1

1

2

1

1

1

=sdot

minus=sdot

minus=sdotsdot

minus=

W

Qt

cG

Qt t

r pr η η

0C

i) Debitul de căldură cedat de fluidul primar (

1Q )

942517980

592467

2

1 ===r

QQ

η kJ

942517

1 =Q kJ

j) Debitul de căldură pierdut (

pQ )

3550592467942517

2

1

=minus=minus= QQQ p kJ

3550

= pQ kJ

k) Eficienţa procesului de icircncălzire(

incη )

550

2

1

2

2 =minus

minus=t t

t t incη

550 =incη

l) Eficienţa procesului de icircncălzire(

td η )

( )( )0

1

1

2

22

iiG

iiGtd

minusminus=η

C i 070

= 2932 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2932 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

62 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2610

2642 =times= x kJkg

2i =C i 070 + 26 kJkg = 2932 kJkg + 26 kJkg = 31921 kJkg

2i =31921 kJkg

( )( )

430484239818

04222213194325 =minus

minus=td η

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1518

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 318

C i 070

= 2934 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2934 kJkg = 419 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 419 kJkg

2 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

38810

2941=

times= x kJkg

2i =C i 070 + 838 kJkg = 2934 kJkg + 838 kJkg = 30178 kJkg

2i =30178 kJkg

5 Entropia agentului termic primar la intrare icircn schimbător (

1 s )

95

1 =t 0C

87

1 = p bar -gt

1 s

s90 = 11916 kJkgKs100 = 13060 kJkgK

s∆ = s100 ndash s90 = 13060 kJkgK ndash 11916 kJkgK = 01144 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01144 kJkgK

5 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0572010

511440=

times= x kJkgK

1 s = s90 + 00572 kJkgK = 11916 kJkgK + 00572 kJkgK = 12488 kJkgK

1 s =12488 kJkgK

6 Entropia agentului termic primar la ieşire (

1 s )

71

1 =t 0C

37

1 = p bar -gt

1 s

s70 = 09539 kJkgKs80 = 10743 kJkgK

s∆ = s80 ndash s70 = 10743 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01204 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01204 kJkgK

10 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

01204010

112040 =times= x kJkgK

1 s = s70 + 001204 kJkgK = 09539 kJkgK + 001204 kJkgK = 096594 kJkgK

1 s =096594 kJkgK

7 Entropia agentului termic secundar la intrare icircn schimbător (

2 s )

53

2 =t 0C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 418

43

2 = p bar -gt

2 s

s50 = 07031 kJkgKs60 = 08304 kJkgK

s∆ = s60 ndash s50 = 08304 kJkgK ndash 07031 kJkgK = 01273 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01273 kJkgK

30 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

03819010

312730=

times= x kJkgK

2 s = s50 + 003819 kJkgK = 07031 kJkgK + 003819 kJkgK = 074129 kJkgK

2 s =074129 kJkgK

8 Entropia agentului termic secundar la ieşire (

2 s )

72

2 =t 0C

083

2 = p bar -gt

2 s

s70 = 09543 kJkgKs80 = 10746 kJkgK

s∆ = s80 ndash s70 = 10746 kJkgK ndash 09543 kJkgK = 01203 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01203 kJkgK

2 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

02406010

212030=

times= x kJkgK

2 s = s70 + 002406 kJkgK = 09543 kJkgK + 002406 kJkgK = 097836 kJkgK

2 s =097836 kJkgK

9 Debitul (fluxul) de căldură cedat (Q 1 )

111 (t GC Q pr timestimes=η - )

1t

unde

r η -gt randamentul izolaţiei (coeficient de reţinere a căldurii)

r η = 099 divide 0998 (l iteratura de specialitate -gt icircndrumar schimbător de căldură)

Se alege r η = 0998

G1 = 21 kgsC p = 419 kJkgK

1t -

1t = 950C ndash 71

0C = 24

0C

Q1 = 0998times419times21times24 = 210754 kJsQ1 = 210754 kJs10 Debitul (fluxul) de căldură primit (Q 2 )

222 (t GC Q p times= - )

2t

G2 = 2543 kgsC p = 418 kJkgK

2t -

2t = 720C ndash 53

0C = 19

0C

Q2 = 418times2543times19 = 201965 kJsQ2 = 201965 kJs

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 518

11 Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Q p )Q p = Q1 ndash Q2

Q p = 210754 ndash 201965 = 8789 kJsQ p = 8789 kJs

12 Diferenţa medie de temperatură (∆t med )

( ) ( )420

5371

7290ln

53717290

lnmin

max

minmax cong

minus

minus

minusminusminus=

minus=

t

t

t t t med

∆∆∆ 0

C

420congmed t ∆0C

13Coeficientul de reţinere al căldurii (randamentul izolaţiei) ηr

9580542107

652019

1

2 ===Q

Qr η

ηr = 0958

14Coeficientul global de schimb de căldură (k s )

3

0 10minussdotsdotsdot= S t k Q med s ∆ KW

( ) ( )6591010562221

072023

109108420

7195211949580

10910842010 333

1

11

3

0 =sdot=sdotsdot

minussdotsdot

=sdotsdot

minussdotsdotsdot

=sdotsdot= minusminusminusminus

t t C G

S t

Q

k P iz

med

s

η

ks = 91065 Wm20C

15 Temperatura medie a agentului secundar

1

11 t t t minus=δ = 95 ndash 71 = 240C

2

22 t t t minus=δ = 72 ndash 53 = 190C

16 Temperatura medie a agentului primar

Dacă ( ) 56250

2

2212 =+=rArrlt t t t t t δ δ 0C

198221 =+= med t t t ∆ 0C

17Densitatea medie a agentului primar ( C

0982

ρ )

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 618

00103560090

=C v m

3kg

62496500103560

11

9090

0 ===v

ρ kgm3

00102860080 =C v m

3kg

19597200102860

1180

800 ===v

ρ kgm3

57166249651959729080

=minus=minus= ρ ρ ρ ∆ kgm3

C t 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6571

C t 092=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

905110

571692=

times= x

299709051195972905180982 =minus=minus= ρ ρ kgm3

29970982 = ρ kgm

3

18Densitatea medie a agentului secundar ( C

0562

ρ )

00101700060

=C v m3kg

28498300101700

11

6060

0 ===v

ρ kgm3

001022600

70

=C

v m3kg

89997700102260

11

7070

0 ===v

ρ kgm3

38558999772849837060 =minus=minus= ρ ρ ρ ∆ kgm3

C t 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5385

C t 052=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

346110

385552=

times= x

9389813461284983346160562 =minus=minus= ρ ρ kgm3

938981562 = ρ kgm3

19Vacircscozitatea medie a agentului primar ( 1ν ) 6921705921705

1 1034860198210045321004532 minusminusminusminusminus sdot=sdotsdot=sdotsdot= mt ν m

2s

t m = t 1 = 82190C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 718

6

1 1034860 minussdot=ν m

2s

20Vacircscozitatea medie a agentului secundar ( 2ν ) 69217059605

2 1046305621004532104532 minusminusminusminusminus sdot=sdotsdot=sdotsdot=

mt ν m2s

t m = t 2 = 6250C

6

2 104630 minussdot=ν m

2s

21Viteza de curgere a agentului primar (w 1 )

265612997001710

21

11

11 =

sdot=

sdot=

ρ S

Gw ms

299709821

== ρ ρ kgm3

w 1 = 12656 ms

22Numărul Reynolds pentru agentului primar (Re1 )

580881034860

016026561Re

6

1

11 =

sdot

sdot=

sdot=

minusν

id w

Re1 = 58088

23Coeficientul de convecţie penrtu agentul primar (α 1 )

( ) 20

802

1 04803231430

i

mm

d

wt t minussdot+=α

( ) 20

802

10160

265611982048019823231430 sdotminussdot+=α

α 1 = 836948 Wm2C

24Viteza de curgere a agentului secundar (w 2 )

5710949810450

4325

22

22 =

sdot=

sdot=

ρ S

Gw ms

9389815622 == ρ ρ kgm3

w 2 = 0571 ms

25Diametrul hidraulic echivalent pentru agentul secundar (d ech )

0276044

44

22

=sdot+

minus

=sdot

=nd D

nd D

P

S d

ei

ei

echπ π

π π

m

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 818

undeP = perimetru

d ech = 00276 m

26Numărul Reynolds pentru agentului secundar (Re2 )

34038104630

027605710Re

6

2

22 =

sdotsdot=sdot=

minusν echd w

Re2 = 34038

27Coeficientul de convecţie penrtu agentul secundar (α 2 )

( ) 20

80

22

2 04803231430ech

mmd

wt t minussdot+=α

( ) 20

802

2

02760

571056204805623231430 sdotminussdot+=α

α 2 = 3534188 Wm2C

28Temperatura medie a peretelui ţevii (t p )

C t t

t p021 772

2

562982

2=

+=

+=

t p = 7270C

29Conductivitatea peretelui ţevii (λ p ) λ p = 5424 Wm

2C

30Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (k so )

e

i

i

e

p

i

so d

d

d

d d

k sdot++=

21

1ln

2

11

α λ α

4107530210

0160

1883534

1

0160

0210ln

24542

0160

488369

11 minussdot=sdot+sdotsdot

+= sok

Wm2C

k so = 2666 Wm2

C

31Rezistenţa termică a depunerilor (R sd )

410237

2666

1

65910

111 minussdot=minus=minus= so s k k

Rsd Wm2C

R sd = 72310-4

Wm2C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 918

32Eficienţa procesului de icircncălzire (ηinc )

4505395

5372

2

1

2

2 =minus

minus=

minus

minus=t t

t t incη

ηinc = 045

33Randamentul termodinamic (ηtd )

( )( )

( )( )

300484239821

042225830143250

1

11

2

22 =minus

minus=

minus

minus=iiG

iiGtd η

unde0

1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant

ηtd = 030

34Eficienţa termică (ε)

( )( )

( )( )

2

1min

2

22

2

1min

1

11

max t t W

t t W

t t W

t t W

Q

Q

minus

minus=

minus

minus==ε

( )( )

( )( )

( )( )

54640539519421

53721844325

2

11

2

22

2

1min

2

22

1

2 =minussdot

minussdot=

minussdot

minussdot=

minus

minus=

t t cG

t t cG

t t W

t t W

p

ε = 05464

35Exergia agentului primar la intrare icircn aparat (

1e )

30132248812932398

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

30132

1 =e kJkg

36Exergia agentului primar la ieşirea din aparat (

1e )

5591496594029358257

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

559141 =e kJkg

37Exergia agentului secundar la intrare icircn aparat (

2e )

842474129029304222

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

8424

2 =e kJkg

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1018

38Exergia agentului secundar la ieşirea din aparat (

2e )

921497836029358301

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

9214

2 =e kJkg

39Exergia cedată de fluidul primar (∆E 1 )

( ) ( ) 582372559143013221

1

111 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 1 = 372582 kW

40Exergia primită de fluidul secundar (∆E 2 )

( ) ( ) 283256892492144325

2

222 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 2 = 256283 kW

41Pierderi de exergie (∆E p )

29911628325658237221 =minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

∆E p = 116299 kW

42Randamentul exergetic (ηex )

7868100582372

283256100

1

2 =sdot=sdot= E

E ex

∆η

ηex = 6878

Bilanţul energetic real

- cantitatea de căldură cedată Q1 = 210753 kJs rarr 100- cantitatea de căldură primită Q2 = 201965 kJs rarr 9583- cantitatea de căldură pierdută Qp = 8788 kJs rarr 477

Bilanţul exergetic

- exergie cedată ∆E 1 = 372582 kJs rarr 100- exergie primită ∆E 2 = 256283 kJs rarr 6878- pierderile de exergie ∆E p = 116299 kJs rarr 3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1118

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

Q2=201965 kJs

Q2rarr9583

Q1=210753 kJs

Q1rarr100 Q p=8788 kJs

Q prarr477

∆E 1=372582 kW

∆E 1rarr100

∆E 2=256283 kW

∆E 2rarr6878

E p=116299 kW

∆E prarr3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1218

Analiza bilantului termic43Pierderea specifică de presiune pentru fluidul primar (∆P 1 )

430

19421

910865910

31787

11

21

1

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 1 = 043 bar44Pierderea specifică de presiune pentru fluidul secundar (∆P 2 )

3420

1844325

910865910

08343

22

21

2

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 2 = 0342 bar

Din tabel- k so rezultă limitele admisibile 1400divide6000 Wm

2C

- R sd rezultă 00002 m2CW

00002 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1000000723 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

536100020

1000007230=

times= x rarr se recomandă curăţirea ţevilor

- η rezultă 098 rarr ηr = 0958 se recomandă icircmbunătăţirea izolaţiei termice- ∆p rezultă limitele admisibile 015divide05 bar

După luarea măsurilor necesare precum curăţarea aparatajului şi icircmbunătăţirea izolaţiei termice

00020 = sd R m2CW

980 =r η

18

1 =G ms

Mărimi cunoscute

9108=S m2

95

1 =t 0C

53

2 =t 0C

G2 = 2543 kgs

Mărimi necunoscuteQ2 ndash sarcina termică a aparatului

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1318

=

1t 0C

=

2t 0C

a) 310

21

18430

22

1

11

1 =

sdot=

sdot=

G

G p p ∆∆ bar

b) Coeficientul de convecţie (

1α )

45739821

18488369

8080

1

11

1 =

sdot=

sdot=G

Gα α Wm

2C

c) Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (

sok )

22391ln

21

1

21

=

sdot++

=

e

i

i

e

p

i so

d d

d d d

k

α λ α

Wm2C

d) Coeficientul global de schimb de căldură (

sk )

596171

=

sdot+=

sd so

so s

Rk

k k Wm

2C

e) Eficienţa termică (ε )

minusminus

minusminus

sdotminus

minus=

max

minmax

max

minmax

1

max

min

1

1

1

W

W NTC

W

W

NTC

eW

W

42min

max =sdot

=W

S k NTC s

min1

1 1W cGW p =sdot=

222 p

cGW sdot=

7790 =ε

f) Sarcina termică a aparatului (

2Q )

( )

2

1min

2 ε sdotminus= t t W Q

( ) 592467779053954275

2 =sdotminus=Q kJ

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1418

g) 217629106

59246753

2

2

2

2

2

2

2

2

=+=+=sdot

+=W

Qt

cG

Qt t

p

0C

h) 6161

4275980

59246795

1

2

1

1

2

1

1

1

=sdot

minus=sdot

minus=sdotsdot

minus=

W

Qt

cG

Qt t

r pr η η

0C

i) Debitul de căldură cedat de fluidul primar (

1Q )

942517980

592467

2

1 ===r

QQ

η kJ

942517

1 =Q kJ

j) Debitul de căldură pierdut (

pQ )

3550592467942517

2

1

=minus=minus= QQQ p kJ

3550

= pQ kJ

k) Eficienţa procesului de icircncălzire(

incη )

550

2

1

2

2 =minus

minus=t t

t t incη

550 =incη

l) Eficienţa procesului de icircncălzire(

td η )

( )( )0

1

1

2

22

iiG

iiGtd

minusminus=η

C i 070

= 2932 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2932 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

62 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2610

2642 =times= x kJkg

2i =C i 070 + 26 kJkg = 2932 kJkg + 26 kJkg = 31921 kJkg

2i =31921 kJkg

( )( )

430484239818

04222213194325 =minus

minus=td η

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1518

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 418

43

2 = p bar -gt

2 s

s50 = 07031 kJkgKs60 = 08304 kJkgK

s∆ = s60 ndash s50 = 08304 kJkgK ndash 07031 kJkgK = 01273 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01273 kJkgK

30 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

03819010

312730=

times= x kJkgK

2 s = s50 + 003819 kJkgK = 07031 kJkgK + 003819 kJkgK = 074129 kJkgK

2 s =074129 kJkgK

8 Entropia agentului termic secundar la ieşire (

2 s )

72

2 =t 0C

083

2 = p bar -gt

2 s

s70 = 09543 kJkgKs80 = 10746 kJkgK

s∆ = s80 ndash s70 = 10746 kJkgK ndash 09543 kJkgK = 01203 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01203 kJkgK

2 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

02406010

212030=

times= x kJkgK

2 s = s70 + 002406 kJkgK = 09543 kJkgK + 002406 kJkgK = 097836 kJkgK

2 s =097836 kJkgK

9 Debitul (fluxul) de căldură cedat (Q 1 )

111 (t GC Q pr timestimes=η - )

1t

unde

r η -gt randamentul izolaţiei (coeficient de reţinere a căldurii)

r η = 099 divide 0998 (l iteratura de specialitate -gt icircndrumar schimbător de căldură)

Se alege r η = 0998

G1 = 21 kgsC p = 419 kJkgK

1t -

1t = 950C ndash 71

0C = 24

0C

Q1 = 0998times419times21times24 = 210754 kJsQ1 = 210754 kJs10 Debitul (fluxul) de căldură primit (Q 2 )

222 (t GC Q p times= - )

2t

G2 = 2543 kgsC p = 418 kJkgK

2t -

2t = 720C ndash 53

0C = 19

0C

Q2 = 418times2543times19 = 201965 kJsQ2 = 201965 kJs

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 518

11 Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Q p )Q p = Q1 ndash Q2

Q p = 210754 ndash 201965 = 8789 kJsQ p = 8789 kJs

12 Diferenţa medie de temperatură (∆t med )

( ) ( )420

5371

7290ln

53717290

lnmin

max

minmax cong

minus

minus

minusminusminus=

minus=

t

t

t t t med

∆∆∆ 0

C

420congmed t ∆0C

13Coeficientul de reţinere al căldurii (randamentul izolaţiei) ηr

9580542107

652019

1

2 ===Q

Qr η

ηr = 0958

14Coeficientul global de schimb de căldură (k s )

3

0 10minussdotsdotsdot= S t k Q med s ∆ KW

( ) ( )6591010562221

072023

109108420

7195211949580

10910842010 333

1

11

3

0 =sdot=sdotsdot

minussdotsdot

=sdotsdot

minussdotsdotsdot

=sdotsdot= minusminusminusminus

t t C G

S t

Q

k P iz

med

s

η

ks = 91065 Wm20C

15 Temperatura medie a agentului secundar

1

11 t t t minus=δ = 95 ndash 71 = 240C

2

22 t t t minus=δ = 72 ndash 53 = 190C

16 Temperatura medie a agentului primar

Dacă ( ) 56250

2

2212 =+=rArrlt t t t t t δ δ 0C

198221 =+= med t t t ∆ 0C

17Densitatea medie a agentului primar ( C

0982

ρ )

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 618

00103560090

=C v m

3kg

62496500103560

11

9090

0 ===v

ρ kgm3

00102860080 =C v m

3kg

19597200102860

1180

800 ===v

ρ kgm3

57166249651959729080

=minus=minus= ρ ρ ρ ∆ kgm3

C t 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6571

C t 092=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

905110

571692=

times= x

299709051195972905180982 =minus=minus= ρ ρ kgm3

29970982 = ρ kgm

3

18Densitatea medie a agentului secundar ( C

0562

ρ )

00101700060

=C v m3kg

28498300101700

11

6060

0 ===v

ρ kgm3

001022600

70

=C

v m3kg

89997700102260

11

7070

0 ===v

ρ kgm3

38558999772849837060 =minus=minus= ρ ρ ρ ∆ kgm3

C t 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5385

C t 052=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

346110

385552=

times= x

9389813461284983346160562 =minus=minus= ρ ρ kgm3

938981562 = ρ kgm3

19Vacircscozitatea medie a agentului primar ( 1ν ) 6921705921705

1 1034860198210045321004532 minusminusminusminusminus sdot=sdotsdot=sdotsdot= mt ν m

2s

t m = t 1 = 82190C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 718

6

1 1034860 minussdot=ν m

2s

20Vacircscozitatea medie a agentului secundar ( 2ν ) 69217059605

2 1046305621004532104532 minusminusminusminusminus sdot=sdotsdot=sdotsdot=

mt ν m2s

t m = t 2 = 6250C

6

2 104630 minussdot=ν m

2s

21Viteza de curgere a agentului primar (w 1 )

265612997001710

21

11

11 =

sdot=

sdot=

ρ S

Gw ms

299709821

== ρ ρ kgm3

w 1 = 12656 ms

22Numărul Reynolds pentru agentului primar (Re1 )

580881034860

016026561Re

6

1

11 =

sdot

sdot=

sdot=

minusν

id w

Re1 = 58088

23Coeficientul de convecţie penrtu agentul primar (α 1 )

( ) 20

802

1 04803231430

i

mm

d

wt t minussdot+=α

( ) 20

802

10160

265611982048019823231430 sdotminussdot+=α

α 1 = 836948 Wm2C

24Viteza de curgere a agentului secundar (w 2 )

5710949810450

4325

22

22 =

sdot=

sdot=

ρ S

Gw ms

9389815622 == ρ ρ kgm3

w 2 = 0571 ms

25Diametrul hidraulic echivalent pentru agentul secundar (d ech )

0276044

44

22

=sdot+

minus

=sdot

=nd D

nd D

P

S d

ei

ei

echπ π

π π

m

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 818

undeP = perimetru

d ech = 00276 m

26Numărul Reynolds pentru agentului secundar (Re2 )

34038104630

027605710Re

6

2

22 =

sdotsdot=sdot=

minusν echd w

Re2 = 34038

27Coeficientul de convecţie penrtu agentul secundar (α 2 )

( ) 20

80

22

2 04803231430ech

mmd

wt t minussdot+=α

( ) 20

802

2

02760

571056204805623231430 sdotminussdot+=α

α 2 = 3534188 Wm2C

28Temperatura medie a peretelui ţevii (t p )

C t t

t p021 772

2

562982

2=

+=

+=

t p = 7270C

29Conductivitatea peretelui ţevii (λ p ) λ p = 5424 Wm

2C

30Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (k so )

e

i

i

e

p

i

so d

d

d

d d

k sdot++=

21

1ln

2

11

α λ α

4107530210

0160

1883534

1

0160

0210ln

24542

0160

488369

11 minussdot=sdot+sdotsdot

+= sok

Wm2C

k so = 2666 Wm2

C

31Rezistenţa termică a depunerilor (R sd )

410237

2666

1

65910

111 minussdot=minus=minus= so s k k

Rsd Wm2C

R sd = 72310-4

Wm2C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 918

32Eficienţa procesului de icircncălzire (ηinc )

4505395

5372

2

1

2

2 =minus

minus=

minus

minus=t t

t t incη

ηinc = 045

33Randamentul termodinamic (ηtd )

( )( )

( )( )

300484239821

042225830143250

1

11

2

22 =minus

minus=

minus

minus=iiG

iiGtd η

unde0

1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant

ηtd = 030

34Eficienţa termică (ε)

( )( )

( )( )

2

1min

2

22

2

1min

1

11

max t t W

t t W

t t W

t t W

Q

Q

minus

minus=

minus

minus==ε

( )( )

( )( )

( )( )

54640539519421

53721844325

2

11

2

22

2

1min

2

22

1

2 =minussdot

minussdot=

minussdot

minussdot=

minus

minus=

t t cG

t t cG

t t W

t t W

p

ε = 05464

35Exergia agentului primar la intrare icircn aparat (

1e )

30132248812932398

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

30132

1 =e kJkg

36Exergia agentului primar la ieşirea din aparat (

1e )

5591496594029358257

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

559141 =e kJkg

37Exergia agentului secundar la intrare icircn aparat (

2e )

842474129029304222

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

8424

2 =e kJkg

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1018

38Exergia agentului secundar la ieşirea din aparat (

2e )

921497836029358301

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

9214

2 =e kJkg

39Exergia cedată de fluidul primar (∆E 1 )

( ) ( ) 582372559143013221

1

111 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 1 = 372582 kW

40Exergia primită de fluidul secundar (∆E 2 )

( ) ( ) 283256892492144325

2

222 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 2 = 256283 kW

41Pierderi de exergie (∆E p )

29911628325658237221 =minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

∆E p = 116299 kW

42Randamentul exergetic (ηex )

7868100582372

283256100

1

2 =sdot=sdot= E

E ex

∆η

ηex = 6878

Bilanţul energetic real

- cantitatea de căldură cedată Q1 = 210753 kJs rarr 100- cantitatea de căldură primită Q2 = 201965 kJs rarr 9583- cantitatea de căldură pierdută Qp = 8788 kJs rarr 477

Bilanţul exergetic

- exergie cedată ∆E 1 = 372582 kJs rarr 100- exergie primită ∆E 2 = 256283 kJs rarr 6878- pierderile de exergie ∆E p = 116299 kJs rarr 3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1118

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

Q2=201965 kJs

Q2rarr9583

Q1=210753 kJs

Q1rarr100 Q p=8788 kJs

Q prarr477

∆E 1=372582 kW

∆E 1rarr100

∆E 2=256283 kW

∆E 2rarr6878

E p=116299 kW

∆E prarr3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1218

Analiza bilantului termic43Pierderea specifică de presiune pentru fluidul primar (∆P 1 )

430

19421

910865910

31787

11

21

1

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 1 = 043 bar44Pierderea specifică de presiune pentru fluidul secundar (∆P 2 )

3420

1844325

910865910

08343

22

21

2

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 2 = 0342 bar

Din tabel- k so rezultă limitele admisibile 1400divide6000 Wm

2C

- R sd rezultă 00002 m2CW

00002 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1000000723 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

536100020

1000007230=

times= x rarr se recomandă curăţirea ţevilor

- η rezultă 098 rarr ηr = 0958 se recomandă icircmbunătăţirea izolaţiei termice- ∆p rezultă limitele admisibile 015divide05 bar

După luarea măsurilor necesare precum curăţarea aparatajului şi icircmbunătăţirea izolaţiei termice

00020 = sd R m2CW

980 =r η

18

1 =G ms

Mărimi cunoscute

9108=S m2

95

1 =t 0C

53

2 =t 0C

G2 = 2543 kgs

Mărimi necunoscuteQ2 ndash sarcina termică a aparatului

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1318

=

1t 0C

=

2t 0C

a) 310

21

18430

22

1

11

1 =

sdot=

sdot=

G

G p p ∆∆ bar

b) Coeficientul de convecţie (

1α )

45739821

18488369

8080

1

11

1 =

sdot=

sdot=G

Gα α Wm

2C

c) Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (

sok )

22391ln

21

1

21

=

sdot++

=

e

i

i

e

p

i so

d d

d d d

k

α λ α

Wm2C

d) Coeficientul global de schimb de căldură (

sk )

596171

=

sdot+=

sd so

so s

Rk

k k Wm

2C

e) Eficienţa termică (ε )

minusminus

minusminus

sdotminus

minus=

max

minmax

max

minmax

1

max

min

1

1

1

W

W NTC

W

W

NTC

eW

W

42min

max =sdot

=W

S k NTC s

min1

1 1W cGW p =sdot=

222 p

cGW sdot=

7790 =ε

f) Sarcina termică a aparatului (

2Q )

( )

2

1min

2 ε sdotminus= t t W Q

( ) 592467779053954275

2 =sdotminus=Q kJ

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1418

g) 217629106

59246753

2

2

2

2

2

2

2

2

=+=+=sdot

+=W

Qt

cG

Qt t

p

0C

h) 6161

4275980

59246795

1

2

1

1

2

1

1

1

=sdot

minus=sdot

minus=sdotsdot

minus=

W

Qt

cG

Qt t

r pr η η

0C

i) Debitul de căldură cedat de fluidul primar (

1Q )

942517980

592467

2

1 ===r

QQ

η kJ

942517

1 =Q kJ

j) Debitul de căldură pierdut (

pQ )

3550592467942517

2

1

=minus=minus= QQQ p kJ

3550

= pQ kJ

k) Eficienţa procesului de icircncălzire(

incη )

550

2

1

2

2 =minus

minus=t t

t t incη

550 =incη

l) Eficienţa procesului de icircncălzire(

td η )

( )( )0

1

1

2

22

iiG

iiGtd

minusminus=η

C i 070

= 2932 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2932 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

62 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2610

2642 =times= x kJkg

2i =C i 070 + 26 kJkg = 2932 kJkg + 26 kJkg = 31921 kJkg

2i =31921 kJkg

( )( )

430484239818

04222213194325 =minus

minus=td η

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1518

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 518

11 Debitul (fluxul) de căldură pierdut icircn mediul ambiant (Q p )Q p = Q1 ndash Q2

Q p = 210754 ndash 201965 = 8789 kJsQ p = 8789 kJs

12 Diferenţa medie de temperatură (∆t med )

( ) ( )420

5371

7290ln

53717290

lnmin

max

minmax cong

minus

minus

minusminusminus=

minus=

t

t

t t t med

∆∆∆ 0

C

420congmed t ∆0C

13Coeficientul de reţinere al căldurii (randamentul izolaţiei) ηr

9580542107

652019

1

2 ===Q

Qr η

ηr = 0958

14Coeficientul global de schimb de căldură (k s )

3

0 10minussdotsdotsdot= S t k Q med s ∆ KW

( ) ( )6591010562221

072023

109108420

7195211949580

10910842010 333

1

11

3

0 =sdot=sdotsdot

minussdotsdot

=sdotsdot

minussdotsdotsdot

=sdotsdot= minusminusminusminus

t t C G

S t

Q

k P iz

med

s

η

ks = 91065 Wm20C

15 Temperatura medie a agentului secundar

1

11 t t t minus=δ = 95 ndash 71 = 240C

2

22 t t t minus=δ = 72 ndash 53 = 190C

16 Temperatura medie a agentului primar

Dacă ( ) 56250

2

2212 =+=rArrlt t t t t t δ δ 0C

198221 =+= med t t t ∆ 0C

17Densitatea medie a agentului primar ( C

0982

ρ )

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 618

00103560090

=C v m

3kg

62496500103560

11

9090

0 ===v

ρ kgm3

00102860080 =C v m

3kg

19597200102860

1180

800 ===v

ρ kgm3

57166249651959729080

=minus=minus= ρ ρ ρ ∆ kgm3

C t 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6571

C t 092=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

905110

571692=

times= x

299709051195972905180982 =minus=minus= ρ ρ kgm3

29970982 = ρ kgm

3

18Densitatea medie a agentului secundar ( C

0562

ρ )

00101700060

=C v m3kg

28498300101700

11

6060

0 ===v

ρ kgm3

001022600

70

=C

v m3kg

89997700102260

11

7070

0 ===v

ρ kgm3

38558999772849837060 =minus=minus= ρ ρ ρ ∆ kgm3

C t 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5385

C t 052=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

346110

385552=

times= x

9389813461284983346160562 =minus=minus= ρ ρ kgm3

938981562 = ρ kgm3

19Vacircscozitatea medie a agentului primar ( 1ν ) 6921705921705

1 1034860198210045321004532 minusminusminusminusminus sdot=sdotsdot=sdotsdot= mt ν m

2s

t m = t 1 = 82190C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 718

6

1 1034860 minussdot=ν m

2s

20Vacircscozitatea medie a agentului secundar ( 2ν ) 69217059605

2 1046305621004532104532 minusminusminusminusminus sdot=sdotsdot=sdotsdot=

mt ν m2s

t m = t 2 = 6250C

6

2 104630 minussdot=ν m

2s

21Viteza de curgere a agentului primar (w 1 )

265612997001710

21

11

11 =

sdot=

sdot=

ρ S

Gw ms

299709821

== ρ ρ kgm3

w 1 = 12656 ms

22Numărul Reynolds pentru agentului primar (Re1 )

580881034860

016026561Re

6

1

11 =

sdot

sdot=

sdot=

minusν

id w

Re1 = 58088

23Coeficientul de convecţie penrtu agentul primar (α 1 )

( ) 20

802

1 04803231430

i

mm

d

wt t minussdot+=α

( ) 20

802

10160

265611982048019823231430 sdotminussdot+=α

α 1 = 836948 Wm2C

24Viteza de curgere a agentului secundar (w 2 )

5710949810450

4325

22

22 =

sdot=

sdot=

ρ S

Gw ms

9389815622 == ρ ρ kgm3

w 2 = 0571 ms

25Diametrul hidraulic echivalent pentru agentul secundar (d ech )

0276044

44

22

=sdot+

minus

=sdot

=nd D

nd D

P

S d

ei

ei

echπ π

π π

m

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 818

undeP = perimetru

d ech = 00276 m

26Numărul Reynolds pentru agentului secundar (Re2 )

34038104630

027605710Re

6

2

22 =

sdotsdot=sdot=

minusν echd w

Re2 = 34038

27Coeficientul de convecţie penrtu agentul secundar (α 2 )

( ) 20

80

22

2 04803231430ech

mmd

wt t minussdot+=α

( ) 20

802

2

02760

571056204805623231430 sdotminussdot+=α

α 2 = 3534188 Wm2C

28Temperatura medie a peretelui ţevii (t p )

C t t

t p021 772

2

562982

2=

+=

+=

t p = 7270C

29Conductivitatea peretelui ţevii (λ p ) λ p = 5424 Wm

2C

30Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (k so )

e

i

i

e

p

i

so d

d

d

d d

k sdot++=

21

1ln

2

11

α λ α

4107530210

0160

1883534

1

0160

0210ln

24542

0160

488369

11 minussdot=sdot+sdotsdot

+= sok

Wm2C

k so = 2666 Wm2

C

31Rezistenţa termică a depunerilor (R sd )

410237

2666

1

65910

111 minussdot=minus=minus= so s k k

Rsd Wm2C

R sd = 72310-4

Wm2C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 918

32Eficienţa procesului de icircncălzire (ηinc )

4505395

5372

2

1

2

2 =minus

minus=

minus

minus=t t

t t incη

ηinc = 045

33Randamentul termodinamic (ηtd )

( )( )

( )( )

300484239821

042225830143250

1

11

2

22 =minus

minus=

minus

minus=iiG

iiGtd η

unde0

1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant

ηtd = 030

34Eficienţa termică (ε)

( )( )

( )( )

2

1min

2

22

2

1min

1

11

max t t W

t t W

t t W

t t W

Q

Q

minus

minus=

minus

minus==ε

( )( )

( )( )

( )( )

54640539519421

53721844325

2

11

2

22

2

1min

2

22

1

2 =minussdot

minussdot=

minussdot

minussdot=

minus

minus=

t t cG

t t cG

t t W

t t W

p

ε = 05464

35Exergia agentului primar la intrare icircn aparat (

1e )

30132248812932398

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

30132

1 =e kJkg

36Exergia agentului primar la ieşirea din aparat (

1e )

5591496594029358257

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

559141 =e kJkg

37Exergia agentului secundar la intrare icircn aparat (

2e )

842474129029304222

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

8424

2 =e kJkg

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1018

38Exergia agentului secundar la ieşirea din aparat (

2e )

921497836029358301

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

9214

2 =e kJkg

39Exergia cedată de fluidul primar (∆E 1 )

( ) ( ) 582372559143013221

1

111 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 1 = 372582 kW

40Exergia primită de fluidul secundar (∆E 2 )

( ) ( ) 283256892492144325

2

222 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 2 = 256283 kW

41Pierderi de exergie (∆E p )

29911628325658237221 =minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

∆E p = 116299 kW

42Randamentul exergetic (ηex )

7868100582372

283256100

1

2 =sdot=sdot= E

E ex

∆η

ηex = 6878

Bilanţul energetic real

- cantitatea de căldură cedată Q1 = 210753 kJs rarr 100- cantitatea de căldură primită Q2 = 201965 kJs rarr 9583- cantitatea de căldură pierdută Qp = 8788 kJs rarr 477

Bilanţul exergetic

- exergie cedată ∆E 1 = 372582 kJs rarr 100- exergie primită ∆E 2 = 256283 kJs rarr 6878- pierderile de exergie ∆E p = 116299 kJs rarr 3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1118

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

Q2=201965 kJs

Q2rarr9583

Q1=210753 kJs

Q1rarr100 Q p=8788 kJs

Q prarr477

∆E 1=372582 kW

∆E 1rarr100

∆E 2=256283 kW

∆E 2rarr6878

E p=116299 kW

∆E prarr3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1218

Analiza bilantului termic43Pierderea specifică de presiune pentru fluidul primar (∆P 1 )

430

19421

910865910

31787

11

21

1

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 1 = 043 bar44Pierderea specifică de presiune pentru fluidul secundar (∆P 2 )

3420

1844325

910865910

08343

22

21

2

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 2 = 0342 bar

Din tabel- k so rezultă limitele admisibile 1400divide6000 Wm

2C

- R sd rezultă 00002 m2CW

00002 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1000000723 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

536100020

1000007230=

times= x rarr se recomandă curăţirea ţevilor

- η rezultă 098 rarr ηr = 0958 se recomandă icircmbunătăţirea izolaţiei termice- ∆p rezultă limitele admisibile 015divide05 bar

După luarea măsurilor necesare precum curăţarea aparatajului şi icircmbunătăţirea izolaţiei termice

00020 = sd R m2CW

980 =r η

18

1 =G ms

Mărimi cunoscute

9108=S m2

95

1 =t 0C

53

2 =t 0C

G2 = 2543 kgs

Mărimi necunoscuteQ2 ndash sarcina termică a aparatului

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1318

=

1t 0C

=

2t 0C

a) 310

21

18430

22

1

11

1 =

sdot=

sdot=

G

G p p ∆∆ bar

b) Coeficientul de convecţie (

1α )

45739821

18488369

8080

1

11

1 =

sdot=

sdot=G

Gα α Wm

2C

c) Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (

sok )

22391ln

21

1

21

=

sdot++

=

e

i

i

e

p

i so

d d

d d d

k

α λ α

Wm2C

d) Coeficientul global de schimb de căldură (

sk )

596171

=

sdot+=

sd so

so s

Rk

k k Wm

2C

e) Eficienţa termică (ε )

minusminus

minusminus

sdotminus

minus=

max

minmax

max

minmax

1

max

min

1

1

1

W

W NTC

W

W

NTC

eW

W

42min

max =sdot

=W

S k NTC s

min1

1 1W cGW p =sdot=

222 p

cGW sdot=

7790 =ε

f) Sarcina termică a aparatului (

2Q )

( )

2

1min

2 ε sdotminus= t t W Q

( ) 592467779053954275

2 =sdotminus=Q kJ

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1418

g) 217629106

59246753

2

2

2

2

2

2

2

2

=+=+=sdot

+=W

Qt

cG

Qt t

p

0C

h) 6161

4275980

59246795

1

2

1

1

2

1

1

1

=sdot

minus=sdot

minus=sdotsdot

minus=

W

Qt

cG

Qt t

r pr η η

0C

i) Debitul de căldură cedat de fluidul primar (

1Q )

942517980

592467

2

1 ===r

QQ

η kJ

942517

1 =Q kJ

j) Debitul de căldură pierdut (

pQ )

3550592467942517

2

1

=minus=minus= QQQ p kJ

3550

= pQ kJ

k) Eficienţa procesului de icircncălzire(

incη )

550

2

1

2

2 =minus

minus=t t

t t incη

550 =incη

l) Eficienţa procesului de icircncălzire(

td η )

( )( )0

1

1

2

22

iiG

iiGtd

minusminus=η

C i 070

= 2932 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2932 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

62 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2610

2642 =times= x kJkg

2i =C i 070 + 26 kJkg = 2932 kJkg + 26 kJkg = 31921 kJkg

2i =31921 kJkg

( )( )

430484239818

04222213194325 =minus

minus=td η

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1518

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 618

00103560090

=C v m

3kg

62496500103560

11

9090

0 ===v

ρ kgm3

00102860080 =C v m

3kg

19597200102860

1180

800 ===v

ρ kgm3

57166249651959729080

=minus=minus= ρ ρ ρ ∆ kgm3

C t 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 6571

C t 092=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

905110

571692=

times= x

299709051195972905180982 =minus=minus= ρ ρ kgm3

29970982 = ρ kgm

3

18Densitatea medie a agentului secundar ( C

0562

ρ )

00101700060

=C v m3kg

28498300101700

11

6060

0 ===v

ρ kgm3

001022600

70

=C

v m3kg

89997700102260

11

7070

0 ===v

ρ kgm3

38558999772849837060 =minus=minus= ρ ρ ρ ∆ kgm3

C t 010=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 5385

C t 052=∆ helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

346110

385552=

times= x

9389813461284983346160562 =minus=minus= ρ ρ kgm3

938981562 = ρ kgm3

19Vacircscozitatea medie a agentului primar ( 1ν ) 6921705921705

1 1034860198210045321004532 minusminusminusminusminus sdot=sdotsdot=sdotsdot= mt ν m

2s

t m = t 1 = 82190C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 718

6

1 1034860 minussdot=ν m

2s

20Vacircscozitatea medie a agentului secundar ( 2ν ) 69217059605

2 1046305621004532104532 minusminusminusminusminus sdot=sdotsdot=sdotsdot=

mt ν m2s

t m = t 2 = 6250C

6

2 104630 minussdot=ν m

2s

21Viteza de curgere a agentului primar (w 1 )

265612997001710

21

11

11 =

sdot=

sdot=

ρ S

Gw ms

299709821

== ρ ρ kgm3

w 1 = 12656 ms

22Numărul Reynolds pentru agentului primar (Re1 )

580881034860

016026561Re

6

1

11 =

sdot

sdot=

sdot=

minusν

id w

Re1 = 58088

23Coeficientul de convecţie penrtu agentul primar (α 1 )

( ) 20

802

1 04803231430

i

mm

d

wt t minussdot+=α

( ) 20

802

10160

265611982048019823231430 sdotminussdot+=α

α 1 = 836948 Wm2C

24Viteza de curgere a agentului secundar (w 2 )

5710949810450

4325

22

22 =

sdot=

sdot=

ρ S

Gw ms

9389815622 == ρ ρ kgm3

w 2 = 0571 ms

25Diametrul hidraulic echivalent pentru agentul secundar (d ech )

0276044

44

22

=sdot+

minus

=sdot

=nd D

nd D

P

S d

ei

ei

echπ π

π π

m

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 818

undeP = perimetru

d ech = 00276 m

26Numărul Reynolds pentru agentului secundar (Re2 )

34038104630

027605710Re

6

2

22 =

sdotsdot=sdot=

minusν echd w

Re2 = 34038

27Coeficientul de convecţie penrtu agentul secundar (α 2 )

( ) 20

80

22

2 04803231430ech

mmd

wt t minussdot+=α

( ) 20

802

2

02760

571056204805623231430 sdotminussdot+=α

α 2 = 3534188 Wm2C

28Temperatura medie a peretelui ţevii (t p )

C t t

t p021 772

2

562982

2=

+=

+=

t p = 7270C

29Conductivitatea peretelui ţevii (λ p ) λ p = 5424 Wm

2C

30Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (k so )

e

i

i

e

p

i

so d

d

d

d d

k sdot++=

21

1ln

2

11

α λ α

4107530210

0160

1883534

1

0160

0210ln

24542

0160

488369

11 minussdot=sdot+sdotsdot

+= sok

Wm2C

k so = 2666 Wm2

C

31Rezistenţa termică a depunerilor (R sd )

410237

2666

1

65910

111 minussdot=minus=minus= so s k k

Rsd Wm2C

R sd = 72310-4

Wm2C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 918

32Eficienţa procesului de icircncălzire (ηinc )

4505395

5372

2

1

2

2 =minus

minus=

minus

minus=t t

t t incη

ηinc = 045

33Randamentul termodinamic (ηtd )

( )( )

( )( )

300484239821

042225830143250

1

11

2

22 =minus

minus=

minus

minus=iiG

iiGtd η

unde0

1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant

ηtd = 030

34Eficienţa termică (ε)

( )( )

( )( )

2

1min

2

22

2

1min

1

11

max t t W

t t W

t t W

t t W

Q

Q

minus

minus=

minus

minus==ε

( )( )

( )( )

( )( )

54640539519421

53721844325

2

11

2

22

2

1min

2

22

1

2 =minussdot

minussdot=

minussdot

minussdot=

minus

minus=

t t cG

t t cG

t t W

t t W

p

ε = 05464

35Exergia agentului primar la intrare icircn aparat (

1e )

30132248812932398

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

30132

1 =e kJkg

36Exergia agentului primar la ieşirea din aparat (

1e )

5591496594029358257

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

559141 =e kJkg

37Exergia agentului secundar la intrare icircn aparat (

2e )

842474129029304222

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

8424

2 =e kJkg

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1018

38Exergia agentului secundar la ieşirea din aparat (

2e )

921497836029358301

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

9214

2 =e kJkg

39Exergia cedată de fluidul primar (∆E 1 )

( ) ( ) 582372559143013221

1

111 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 1 = 372582 kW

40Exergia primită de fluidul secundar (∆E 2 )

( ) ( ) 283256892492144325

2

222 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 2 = 256283 kW

41Pierderi de exergie (∆E p )

29911628325658237221 =minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

∆E p = 116299 kW

42Randamentul exergetic (ηex )

7868100582372

283256100

1

2 =sdot=sdot= E

E ex

∆η

ηex = 6878

Bilanţul energetic real

- cantitatea de căldură cedată Q1 = 210753 kJs rarr 100- cantitatea de căldură primită Q2 = 201965 kJs rarr 9583- cantitatea de căldură pierdută Qp = 8788 kJs rarr 477

Bilanţul exergetic

- exergie cedată ∆E 1 = 372582 kJs rarr 100- exergie primită ∆E 2 = 256283 kJs rarr 6878- pierderile de exergie ∆E p = 116299 kJs rarr 3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1118

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

Q2=201965 kJs

Q2rarr9583

Q1=210753 kJs

Q1rarr100 Q p=8788 kJs

Q prarr477

∆E 1=372582 kW

∆E 1rarr100

∆E 2=256283 kW

∆E 2rarr6878

E p=116299 kW

∆E prarr3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1218

Analiza bilantului termic43Pierderea specifică de presiune pentru fluidul primar (∆P 1 )

430

19421

910865910

31787

11

21

1

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 1 = 043 bar44Pierderea specifică de presiune pentru fluidul secundar (∆P 2 )

3420

1844325

910865910

08343

22

21

2

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 2 = 0342 bar

Din tabel- k so rezultă limitele admisibile 1400divide6000 Wm

2C

- R sd rezultă 00002 m2CW

00002 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1000000723 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

536100020

1000007230=

times= x rarr se recomandă curăţirea ţevilor

- η rezultă 098 rarr ηr = 0958 se recomandă icircmbunătăţirea izolaţiei termice- ∆p rezultă limitele admisibile 015divide05 bar

După luarea măsurilor necesare precum curăţarea aparatajului şi icircmbunătăţirea izolaţiei termice

00020 = sd R m2CW

980 =r η

18

1 =G ms

Mărimi cunoscute

9108=S m2

95

1 =t 0C

53

2 =t 0C

G2 = 2543 kgs

Mărimi necunoscuteQ2 ndash sarcina termică a aparatului

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1318

=

1t 0C

=

2t 0C

a) 310

21

18430

22

1

11

1 =

sdot=

sdot=

G

G p p ∆∆ bar

b) Coeficientul de convecţie (

1α )

45739821

18488369

8080

1

11

1 =

sdot=

sdot=G

Gα α Wm

2C

c) Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (

sok )

22391ln

21

1

21

=

sdot++

=

e

i

i

e

p

i so

d d

d d d

k

α λ α

Wm2C

d) Coeficientul global de schimb de căldură (

sk )

596171

=

sdot+=

sd so

so s

Rk

k k Wm

2C

e) Eficienţa termică (ε )

minusminus

minusminus

sdotminus

minus=

max

minmax

max

minmax

1

max

min

1

1

1

W

W NTC

W

W

NTC

eW

W

42min

max =sdot

=W

S k NTC s

min1

1 1W cGW p =sdot=

222 p

cGW sdot=

7790 =ε

f) Sarcina termică a aparatului (

2Q )

( )

2

1min

2 ε sdotminus= t t W Q

( ) 592467779053954275

2 =sdotminus=Q kJ

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1418

g) 217629106

59246753

2

2

2

2

2

2

2

2

=+=+=sdot

+=W

Qt

cG

Qt t

p

0C

h) 6161

4275980

59246795

1

2

1

1

2

1

1

1

=sdot

minus=sdot

minus=sdotsdot

minus=

W

Qt

cG

Qt t

r pr η η

0C

i) Debitul de căldură cedat de fluidul primar (

1Q )

942517980

592467

2

1 ===r

QQ

η kJ

942517

1 =Q kJ

j) Debitul de căldură pierdut (

pQ )

3550592467942517

2

1

=minus=minus= QQQ p kJ

3550

= pQ kJ

k) Eficienţa procesului de icircncălzire(

incη )

550

2

1

2

2 =minus

minus=t t

t t incη

550 =incη

l) Eficienţa procesului de icircncălzire(

td η )

( )( )0

1

1

2

22

iiG

iiGtd

minusminus=η

C i 070

= 2932 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2932 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

62 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2610

2642 =times= x kJkg

2i =C i 070 + 26 kJkg = 2932 kJkg + 26 kJkg = 31921 kJkg

2i =31921 kJkg

( )( )

430484239818

04222213194325 =minus

minus=td η

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1518

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 718

6

1 1034860 minussdot=ν m

2s

20Vacircscozitatea medie a agentului secundar ( 2ν ) 69217059605

2 1046305621004532104532 minusminusminusminusminus sdot=sdotsdot=sdotsdot=

mt ν m2s

t m = t 2 = 6250C

6

2 104630 minussdot=ν m

2s

21Viteza de curgere a agentului primar (w 1 )

265612997001710

21

11

11 =

sdot=

sdot=

ρ S

Gw ms

299709821

== ρ ρ kgm3

w 1 = 12656 ms

22Numărul Reynolds pentru agentului primar (Re1 )

580881034860

016026561Re

6

1

11 =

sdot

sdot=

sdot=

minusν

id w

Re1 = 58088

23Coeficientul de convecţie penrtu agentul primar (α 1 )

( ) 20

802

1 04803231430

i

mm

d

wt t minussdot+=α

( ) 20

802

10160

265611982048019823231430 sdotminussdot+=α

α 1 = 836948 Wm2C

24Viteza de curgere a agentului secundar (w 2 )

5710949810450

4325

22

22 =

sdot=

sdot=

ρ S

Gw ms

9389815622 == ρ ρ kgm3

w 2 = 0571 ms

25Diametrul hidraulic echivalent pentru agentul secundar (d ech )

0276044

44

22

=sdot+

minus

=sdot

=nd D

nd D

P

S d

ei

ei

echπ π

π π

m

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 818

undeP = perimetru

d ech = 00276 m

26Numărul Reynolds pentru agentului secundar (Re2 )

34038104630

027605710Re

6

2

22 =

sdotsdot=sdot=

minusν echd w

Re2 = 34038

27Coeficientul de convecţie penrtu agentul secundar (α 2 )

( ) 20

80

22

2 04803231430ech

mmd

wt t minussdot+=α

( ) 20

802

2

02760

571056204805623231430 sdotminussdot+=α

α 2 = 3534188 Wm2C

28Temperatura medie a peretelui ţevii (t p )

C t t

t p021 772

2

562982

2=

+=

+=

t p = 7270C

29Conductivitatea peretelui ţevii (λ p ) λ p = 5424 Wm

2C

30Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (k so )

e

i

i

e

p

i

so d

d

d

d d

k sdot++=

21

1ln

2

11

α λ α

4107530210

0160

1883534

1

0160

0210ln

24542

0160

488369

11 minussdot=sdot+sdotsdot

+= sok

Wm2C

k so = 2666 Wm2

C

31Rezistenţa termică a depunerilor (R sd )

410237

2666

1

65910

111 minussdot=minus=minus= so s k k

Rsd Wm2C

R sd = 72310-4

Wm2C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 918

32Eficienţa procesului de icircncălzire (ηinc )

4505395

5372

2

1

2

2 =minus

minus=

minus

minus=t t

t t incη

ηinc = 045

33Randamentul termodinamic (ηtd )

( )( )

( )( )

300484239821

042225830143250

1

11

2

22 =minus

minus=

minus

minus=iiG

iiGtd η

unde0

1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant

ηtd = 030

34Eficienţa termică (ε)

( )( )

( )( )

2

1min

2

22

2

1min

1

11

max t t W

t t W

t t W

t t W

Q

Q

minus

minus=

minus

minus==ε

( )( )

( )( )

( )( )

54640539519421

53721844325

2

11

2

22

2

1min

2

22

1

2 =minussdot

minussdot=

minussdot

minussdot=

minus

minus=

t t cG

t t cG

t t W

t t W

p

ε = 05464

35Exergia agentului primar la intrare icircn aparat (

1e )

30132248812932398

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

30132

1 =e kJkg

36Exergia agentului primar la ieşirea din aparat (

1e )

5591496594029358257

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

559141 =e kJkg

37Exergia agentului secundar la intrare icircn aparat (

2e )

842474129029304222

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

8424

2 =e kJkg

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1018

38Exergia agentului secundar la ieşirea din aparat (

2e )

921497836029358301

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

9214

2 =e kJkg

39Exergia cedată de fluidul primar (∆E 1 )

( ) ( ) 582372559143013221

1

111 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 1 = 372582 kW

40Exergia primită de fluidul secundar (∆E 2 )

( ) ( ) 283256892492144325

2

222 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 2 = 256283 kW

41Pierderi de exergie (∆E p )

29911628325658237221 =minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

∆E p = 116299 kW

42Randamentul exergetic (ηex )

7868100582372

283256100

1

2 =sdot=sdot= E

E ex

∆η

ηex = 6878

Bilanţul energetic real

- cantitatea de căldură cedată Q1 = 210753 kJs rarr 100- cantitatea de căldură primită Q2 = 201965 kJs rarr 9583- cantitatea de căldură pierdută Qp = 8788 kJs rarr 477

Bilanţul exergetic

- exergie cedată ∆E 1 = 372582 kJs rarr 100- exergie primită ∆E 2 = 256283 kJs rarr 6878- pierderile de exergie ∆E p = 116299 kJs rarr 3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1118

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

Q2=201965 kJs

Q2rarr9583

Q1=210753 kJs

Q1rarr100 Q p=8788 kJs

Q prarr477

∆E 1=372582 kW

∆E 1rarr100

∆E 2=256283 kW

∆E 2rarr6878

E p=116299 kW

∆E prarr3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1218

Analiza bilantului termic43Pierderea specifică de presiune pentru fluidul primar (∆P 1 )

430

19421

910865910

31787

11

21

1

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 1 = 043 bar44Pierderea specifică de presiune pentru fluidul secundar (∆P 2 )

3420

1844325

910865910

08343

22

21

2

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 2 = 0342 bar

Din tabel- k so rezultă limitele admisibile 1400divide6000 Wm

2C

- R sd rezultă 00002 m2CW

00002 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1000000723 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

536100020

1000007230=

times= x rarr se recomandă curăţirea ţevilor

- η rezultă 098 rarr ηr = 0958 se recomandă icircmbunătăţirea izolaţiei termice- ∆p rezultă limitele admisibile 015divide05 bar

După luarea măsurilor necesare precum curăţarea aparatajului şi icircmbunătăţirea izolaţiei termice

00020 = sd R m2CW

980 =r η

18

1 =G ms

Mărimi cunoscute

9108=S m2

95

1 =t 0C

53

2 =t 0C

G2 = 2543 kgs

Mărimi necunoscuteQ2 ndash sarcina termică a aparatului

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1318

=

1t 0C

=

2t 0C

a) 310

21

18430

22

1

11

1 =

sdot=

sdot=

G

G p p ∆∆ bar

b) Coeficientul de convecţie (

1α )

45739821

18488369

8080

1

11

1 =

sdot=

sdot=G

Gα α Wm

2C

c) Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (

sok )

22391ln

21

1

21

=

sdot++

=

e

i

i

e

p

i so

d d

d d d

k

α λ α

Wm2C

d) Coeficientul global de schimb de căldură (

sk )

596171

=

sdot+=

sd so

so s

Rk

k k Wm

2C

e) Eficienţa termică (ε )

minusminus

minusminus

sdotminus

minus=

max

minmax

max

minmax

1

max

min

1

1

1

W

W NTC

W

W

NTC

eW

W

42min

max =sdot

=W

S k NTC s

min1

1 1W cGW p =sdot=

222 p

cGW sdot=

7790 =ε

f) Sarcina termică a aparatului (

2Q )

( )

2

1min

2 ε sdotminus= t t W Q

( ) 592467779053954275

2 =sdotminus=Q kJ

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1418

g) 217629106

59246753

2

2

2

2

2

2

2

2

=+=+=sdot

+=W

Qt

cG

Qt t

p

0C

h) 6161

4275980

59246795

1

2

1

1

2

1

1

1

=sdot

minus=sdot

minus=sdotsdot

minus=

W

Qt

cG

Qt t

r pr η η

0C

i) Debitul de căldură cedat de fluidul primar (

1Q )

942517980

592467

2

1 ===r

QQ

η kJ

942517

1 =Q kJ

j) Debitul de căldură pierdut (

pQ )

3550592467942517

2

1

=minus=minus= QQQ p kJ

3550

= pQ kJ

k) Eficienţa procesului de icircncălzire(

incη )

550

2

1

2

2 =minus

minus=t t

t t incη

550 =incη

l) Eficienţa procesului de icircncălzire(

td η )

( )( )0

1

1

2

22

iiG

iiGtd

minusminus=η

C i 070

= 2932 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2932 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

62 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2610

2642 =times= x kJkg

2i =C i 070 + 26 kJkg = 2932 kJkg + 26 kJkg = 31921 kJkg

2i =31921 kJkg

( )( )

430484239818

04222213194325 =minus

minus=td η

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1518

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 818

undeP = perimetru

d ech = 00276 m

26Numărul Reynolds pentru agentului secundar (Re2 )

34038104630

027605710Re

6

2

22 =

sdotsdot=sdot=

minusν echd w

Re2 = 34038

27Coeficientul de convecţie penrtu agentul secundar (α 2 )

( ) 20

80

22

2 04803231430ech

mmd

wt t minussdot+=α

( ) 20

802

2

02760

571056204805623231430 sdotminussdot+=α

α 2 = 3534188 Wm2C

28Temperatura medie a peretelui ţevii (t p )

C t t

t p021 772

2

562982

2=

+=

+=

t p = 7270C

29Conductivitatea peretelui ţevii (λ p ) λ p = 5424 Wm

2C

30Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (k so )

e

i

i

e

p

i

so d

d

d

d d

k sdot++=

21

1ln

2

11

α λ α

4107530210

0160

1883534

1

0160

0210ln

24542

0160

488369

11 minussdot=sdot+sdotsdot

+= sok

Wm2C

k so = 2666 Wm2

C

31Rezistenţa termică a depunerilor (R sd )

410237

2666

1

65910

111 minussdot=minus=minus= so s k k

Rsd Wm2C

R sd = 72310-4

Wm2C

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 918

32Eficienţa procesului de icircncălzire (ηinc )

4505395

5372

2

1

2

2 =minus

minus=

minus

minus=t t

t t incη

ηinc = 045

33Randamentul termodinamic (ηtd )

( )( )

( )( )

300484239821

042225830143250

1

11

2

22 =minus

minus=

minus

minus=iiG

iiGtd η

unde0

1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant

ηtd = 030

34Eficienţa termică (ε)

( )( )

( )( )

2

1min

2

22

2

1min

1

11

max t t W

t t W

t t W

t t W

Q

Q

minus

minus=

minus

minus==ε

( )( )

( )( )

( )( )

54640539519421

53721844325

2

11

2

22

2

1min

2

22

1

2 =minussdot

minussdot=

minussdot

minussdot=

minus

minus=

t t cG

t t cG

t t W

t t W

p

ε = 05464

35Exergia agentului primar la intrare icircn aparat (

1e )

30132248812932398

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

30132

1 =e kJkg

36Exergia agentului primar la ieşirea din aparat (

1e )

5591496594029358257

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

559141 =e kJkg

37Exergia agentului secundar la intrare icircn aparat (

2e )

842474129029304222

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

8424

2 =e kJkg

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1018

38Exergia agentului secundar la ieşirea din aparat (

2e )

921497836029358301

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

9214

2 =e kJkg

39Exergia cedată de fluidul primar (∆E 1 )

( ) ( ) 582372559143013221

1

111 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 1 = 372582 kW

40Exergia primită de fluidul secundar (∆E 2 )

( ) ( ) 283256892492144325

2

222 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 2 = 256283 kW

41Pierderi de exergie (∆E p )

29911628325658237221 =minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

∆E p = 116299 kW

42Randamentul exergetic (ηex )

7868100582372

283256100

1

2 =sdot=sdot= E

E ex

∆η

ηex = 6878

Bilanţul energetic real

- cantitatea de căldură cedată Q1 = 210753 kJs rarr 100- cantitatea de căldură primită Q2 = 201965 kJs rarr 9583- cantitatea de căldură pierdută Qp = 8788 kJs rarr 477

Bilanţul exergetic

- exergie cedată ∆E 1 = 372582 kJs rarr 100- exergie primită ∆E 2 = 256283 kJs rarr 6878- pierderile de exergie ∆E p = 116299 kJs rarr 3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1118

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

Q2=201965 kJs

Q2rarr9583

Q1=210753 kJs

Q1rarr100 Q p=8788 kJs

Q prarr477

∆E 1=372582 kW

∆E 1rarr100

∆E 2=256283 kW

∆E 2rarr6878

E p=116299 kW

∆E prarr3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1218

Analiza bilantului termic43Pierderea specifică de presiune pentru fluidul primar (∆P 1 )

430

19421

910865910

31787

11

21

1

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 1 = 043 bar44Pierderea specifică de presiune pentru fluidul secundar (∆P 2 )

3420

1844325

910865910

08343

22

21

2

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 2 = 0342 bar

Din tabel- k so rezultă limitele admisibile 1400divide6000 Wm

2C

- R sd rezultă 00002 m2CW

00002 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1000000723 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

536100020

1000007230=

times= x rarr se recomandă curăţirea ţevilor

- η rezultă 098 rarr ηr = 0958 se recomandă icircmbunătăţirea izolaţiei termice- ∆p rezultă limitele admisibile 015divide05 bar

După luarea măsurilor necesare precum curăţarea aparatajului şi icircmbunătăţirea izolaţiei termice

00020 = sd R m2CW

980 =r η

18

1 =G ms

Mărimi cunoscute

9108=S m2

95

1 =t 0C

53

2 =t 0C

G2 = 2543 kgs

Mărimi necunoscuteQ2 ndash sarcina termică a aparatului

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1318

=

1t 0C

=

2t 0C

a) 310

21

18430

22

1

11

1 =

sdot=

sdot=

G

G p p ∆∆ bar

b) Coeficientul de convecţie (

1α )

45739821

18488369

8080

1

11

1 =

sdot=

sdot=G

Gα α Wm

2C

c) Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (

sok )

22391ln

21

1

21

=

sdot++

=

e

i

i

e

p

i so

d d

d d d

k

α λ α

Wm2C

d) Coeficientul global de schimb de căldură (

sk )

596171

=

sdot+=

sd so

so s

Rk

k k Wm

2C

e) Eficienţa termică (ε )

minusminus

minusminus

sdotminus

minus=

max

minmax

max

minmax

1

max

min

1

1

1

W

W NTC

W

W

NTC

eW

W

42min

max =sdot

=W

S k NTC s

min1

1 1W cGW p =sdot=

222 p

cGW sdot=

7790 =ε

f) Sarcina termică a aparatului (

2Q )

( )

2

1min

2 ε sdotminus= t t W Q

( ) 592467779053954275

2 =sdotminus=Q kJ

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1418

g) 217629106

59246753

2

2

2

2

2

2

2

2

=+=+=sdot

+=W

Qt

cG

Qt t

p

0C

h) 6161

4275980

59246795

1

2

1

1

2

1

1

1

=sdot

minus=sdot

minus=sdotsdot

minus=

W

Qt

cG

Qt t

r pr η η

0C

i) Debitul de căldură cedat de fluidul primar (

1Q )

942517980

592467

2

1 ===r

QQ

η kJ

942517

1 =Q kJ

j) Debitul de căldură pierdut (

pQ )

3550592467942517

2

1

=minus=minus= QQQ p kJ

3550

= pQ kJ

k) Eficienţa procesului de icircncălzire(

incη )

550

2

1

2

2 =minus

minus=t t

t t incη

550 =incη

l) Eficienţa procesului de icircncălzire(

td η )

( )( )0

1

1

2

22

iiG

iiGtd

minusminus=η

C i 070

= 2932 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2932 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

62 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2610

2642 =times= x kJkg

2i =C i 070 + 26 kJkg = 2932 kJkg + 26 kJkg = 31921 kJkg

2i =31921 kJkg

( )( )

430484239818

04222213194325 =minus

minus=td η

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1518

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 918

32Eficienţa procesului de icircncălzire (ηinc )

4505395

5372

2

1

2

2 =minus

minus=

minus

minus=t t

t t incη

ηinc = 045

33Randamentul termodinamic (ηtd )

( )( )

( )( )

300484239821

042225830143250

1

11

2

22 =minus

minus=

minus

minus=iiG

iiGtd η

unde0

1i = entalpia agentului cald la echilibru cu mediu ambiant

ηtd = 030

34Eficienţa termică (ε)

( )( )

( )( )

2

1min

2

22

2

1min

1

11

max t t W

t t W

t t W

t t W

Q

Q

minus

minus=

minus

minus==ε

( )( )

( )( )

( )( )

54640539519421

53721844325

2

11

2

22

2

1min

2

22

1

2 =minussdot

minussdot=

minussdot

minussdot=

minus

minus=

t t cG

t t cG

t t W

t t W

p

ε = 05464

35Exergia agentului primar la intrare icircn aparat (

1e )

30132248812932398

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

30132

1 =e kJkg

36Exergia agentului primar la ieşirea din aparat (

1e )

5591496594029358257

10

1

1 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

559141 =e kJkg

37Exergia agentului secundar la intrare icircn aparat (

2e )

842474129029304222

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

8424

2 =e kJkg

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1018

38Exergia agentului secundar la ieşirea din aparat (

2e )

921497836029358301

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

9214

2 =e kJkg

39Exergia cedată de fluidul primar (∆E 1 )

( ) ( ) 582372559143013221

1

111 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 1 = 372582 kW

40Exergia primită de fluidul secundar (∆E 2 )

( ) ( ) 283256892492144325

2

222 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 2 = 256283 kW

41Pierderi de exergie (∆E p )

29911628325658237221 =minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

∆E p = 116299 kW

42Randamentul exergetic (ηex )

7868100582372

283256100

1

2 =sdot=sdot= E

E ex

∆η

ηex = 6878

Bilanţul energetic real

- cantitatea de căldură cedată Q1 = 210753 kJs rarr 100- cantitatea de căldură primită Q2 = 201965 kJs rarr 9583- cantitatea de căldură pierdută Qp = 8788 kJs rarr 477

Bilanţul exergetic

- exergie cedată ∆E 1 = 372582 kJs rarr 100- exergie primită ∆E 2 = 256283 kJs rarr 6878- pierderile de exergie ∆E p = 116299 kJs rarr 3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1118

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

Q2=201965 kJs

Q2rarr9583

Q1=210753 kJs

Q1rarr100 Q p=8788 kJs

Q prarr477

∆E 1=372582 kW

∆E 1rarr100

∆E 2=256283 kW

∆E 2rarr6878

E p=116299 kW

∆E prarr3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1218

Analiza bilantului termic43Pierderea specifică de presiune pentru fluidul primar (∆P 1 )

430

19421

910865910

31787

11

21

1

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 1 = 043 bar44Pierderea specifică de presiune pentru fluidul secundar (∆P 2 )

3420

1844325

910865910

08343

22

21

2

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 2 = 0342 bar

Din tabel- k so rezultă limitele admisibile 1400divide6000 Wm

2C

- R sd rezultă 00002 m2CW

00002 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1000000723 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

536100020

1000007230=

times= x rarr se recomandă curăţirea ţevilor

- η rezultă 098 rarr ηr = 0958 se recomandă icircmbunătăţirea izolaţiei termice- ∆p rezultă limitele admisibile 015divide05 bar

După luarea măsurilor necesare precum curăţarea aparatajului şi icircmbunătăţirea izolaţiei termice

00020 = sd R m2CW

980 =r η

18

1 =G ms

Mărimi cunoscute

9108=S m2

95

1 =t 0C

53

2 =t 0C

G2 = 2543 kgs

Mărimi necunoscuteQ2 ndash sarcina termică a aparatului

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1318

=

1t 0C

=

2t 0C

a) 310

21

18430

22

1

11

1 =

sdot=

sdot=

G

G p p ∆∆ bar

b) Coeficientul de convecţie (

1α )

45739821

18488369

8080

1

11

1 =

sdot=

sdot=G

Gα α Wm

2C

c) Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (

sok )

22391ln

21

1

21

=

sdot++

=

e

i

i

e

p

i so

d d

d d d

k

α λ α

Wm2C

d) Coeficientul global de schimb de căldură (

sk )

596171

=

sdot+=

sd so

so s

Rk

k k Wm

2C

e) Eficienţa termică (ε )

minusminus

minusminus

sdotminus

minus=

max

minmax

max

minmax

1

max

min

1

1

1

W

W NTC

W

W

NTC

eW

W

42min

max =sdot

=W

S k NTC s

min1

1 1W cGW p =sdot=

222 p

cGW sdot=

7790 =ε

f) Sarcina termică a aparatului (

2Q )

( )

2

1min

2 ε sdotminus= t t W Q

( ) 592467779053954275

2 =sdotminus=Q kJ

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1418

g) 217629106

59246753

2

2

2

2

2

2

2

2

=+=+=sdot

+=W

Qt

cG

Qt t

p

0C

h) 6161

4275980

59246795

1

2

1

1

2

1

1

1

=sdot

minus=sdot

minus=sdotsdot

minus=

W

Qt

cG

Qt t

r pr η η

0C

i) Debitul de căldură cedat de fluidul primar (

1Q )

942517980

592467

2

1 ===r

QQ

η kJ

942517

1 =Q kJ

j) Debitul de căldură pierdut (

pQ )

3550592467942517

2

1

=minus=minus= QQQ p kJ

3550

= pQ kJ

k) Eficienţa procesului de icircncălzire(

incη )

550

2

1

2

2 =minus

minus=t t

t t incη

550 =incη

l) Eficienţa procesului de icircncălzire(

td η )

( )( )0

1

1

2

22

iiG

iiGtd

minusminus=η

C i 070

= 2932 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2932 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

62 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2610

2642 =times= x kJkg

2i =C i 070 + 26 kJkg = 2932 kJkg + 26 kJkg = 31921 kJkg

2i =31921 kJkg

( )( )

430484239818

04222213194325 =minus

minus=td η

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1518

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1018

38Exergia agentului secundar la ieşirea din aparat (

2e )

921497836029358301

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkg

9214

2 =e kJkg

39Exergia cedată de fluidul primar (∆E 1 )

( ) ( ) 582372559143013221

1

111 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 1 = 372582 kW

40Exergia primită de fluidul secundar (∆E 2 )

( ) ( ) 283256892492144325

2

222 =minus=minus= eeG E ∆ kW

∆E 2 = 256283 kW

41Pierderi de exergie (∆E p )

29911628325658237221 =minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

∆E p = 116299 kW

42Randamentul exergetic (ηex )

7868100582372

283256100

1

2 =sdot=sdot= E

E ex

∆η

ηex = 6878

Bilanţul energetic real

- cantitatea de căldură cedată Q1 = 210753 kJs rarr 100- cantitatea de căldură primită Q2 = 201965 kJs rarr 9583- cantitatea de căldură pierdută Qp = 8788 kJs rarr 477

Bilanţul exergetic

- exergie cedată ∆E 1 = 372582 kJs rarr 100- exergie primită ∆E 2 = 256283 kJs rarr 6878- pierderile de exergie ∆E p = 116299 kJs rarr 3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1118

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

Q2=201965 kJs

Q2rarr9583

Q1=210753 kJs

Q1rarr100 Q p=8788 kJs

Q prarr477

∆E 1=372582 kW

∆E 1rarr100

∆E 2=256283 kW

∆E 2rarr6878

E p=116299 kW

∆E prarr3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1218

Analiza bilantului termic43Pierderea specifică de presiune pentru fluidul primar (∆P 1 )

430

19421

910865910

31787

11

21

1

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 1 = 043 bar44Pierderea specifică de presiune pentru fluidul secundar (∆P 2 )

3420

1844325

910865910

08343

22

21

2

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 2 = 0342 bar

Din tabel- k so rezultă limitele admisibile 1400divide6000 Wm

2C

- R sd rezultă 00002 m2CW

00002 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1000000723 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

536100020

1000007230=

times= x rarr se recomandă curăţirea ţevilor

- η rezultă 098 rarr ηr = 0958 se recomandă icircmbunătăţirea izolaţiei termice- ∆p rezultă limitele admisibile 015divide05 bar

După luarea măsurilor necesare precum curăţarea aparatajului şi icircmbunătăţirea izolaţiei termice

00020 = sd R m2CW

980 =r η

18

1 =G ms

Mărimi cunoscute

9108=S m2

95

1 =t 0C

53

2 =t 0C

G2 = 2543 kgs

Mărimi necunoscuteQ2 ndash sarcina termică a aparatului

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1318

=

1t 0C

=

2t 0C

a) 310

21

18430

22

1

11

1 =

sdot=

sdot=

G

G p p ∆∆ bar

b) Coeficientul de convecţie (

1α )

45739821

18488369

8080

1

11

1 =

sdot=

sdot=G

Gα α Wm

2C

c) Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (

sok )

22391ln

21

1

21

=

sdot++

=

e

i

i

e

p

i so

d d

d d d

k

α λ α

Wm2C

d) Coeficientul global de schimb de căldură (

sk )

596171

=

sdot+=

sd so

so s

Rk

k k Wm

2C

e) Eficienţa termică (ε )

minusminus

minusminus

sdotminus

minus=

max

minmax

max

minmax

1

max

min

1

1

1

W

W NTC

W

W

NTC

eW

W

42min

max =sdot

=W

S k NTC s

min1

1 1W cGW p =sdot=

222 p

cGW sdot=

7790 =ε

f) Sarcina termică a aparatului (

2Q )

( )

2

1min

2 ε sdotminus= t t W Q

( ) 592467779053954275

2 =sdotminus=Q kJ

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1418

g) 217629106

59246753

2

2

2

2

2

2

2

2

=+=+=sdot

+=W

Qt

cG

Qt t

p

0C

h) 6161

4275980

59246795

1

2

1

1

2

1

1

1

=sdot

minus=sdot

minus=sdotsdot

minus=

W

Qt

cG

Qt t

r pr η η

0C

i) Debitul de căldură cedat de fluidul primar (

1Q )

942517980

592467

2

1 ===r

QQ

η kJ

942517

1 =Q kJ

j) Debitul de căldură pierdut (

pQ )

3550592467942517

2

1

=minus=minus= QQQ p kJ

3550

= pQ kJ

k) Eficienţa procesului de icircncălzire(

incη )

550

2

1

2

2 =minus

minus=t t

t t incη

550 =incη

l) Eficienţa procesului de icircncălzire(

td η )

( )( )0

1

1

2

22

iiG

iiGtd

minusminus=η

C i 070

= 2932 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2932 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

62 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2610

2642 =times= x kJkg

2i =C i 070 + 26 kJkg = 2932 kJkg + 26 kJkg = 31921 kJkg

2i =31921 kJkg

( )( )

430484239818

04222213194325 =minus

minus=td η

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1518

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1118

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

Q2=201965 kJs

Q2rarr9583

Q1=210753 kJs

Q1rarr100 Q p=8788 kJs

Q prarr477

∆E 1=372582 kW

∆E 1rarr100

∆E 2=256283 kW

∆E 2rarr6878

E p=116299 kW

∆E prarr3122

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1218

Analiza bilantului termic43Pierderea specifică de presiune pentru fluidul primar (∆P 1 )

430

19421

910865910

31787

11

21

1

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 1 = 043 bar44Pierderea specifică de presiune pentru fluidul secundar (∆P 2 )

3420

1844325

910865910

08343

22

21

2

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 2 = 0342 bar

Din tabel- k so rezultă limitele admisibile 1400divide6000 Wm

2C

- R sd rezultă 00002 m2CW

00002 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1000000723 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

536100020

1000007230=

times= x rarr se recomandă curăţirea ţevilor

- η rezultă 098 rarr ηr = 0958 se recomandă icircmbunătăţirea izolaţiei termice- ∆p rezultă limitele admisibile 015divide05 bar

După luarea măsurilor necesare precum curăţarea aparatajului şi icircmbunătăţirea izolaţiei termice

00020 = sd R m2CW

980 =r η

18

1 =G ms

Mărimi cunoscute

9108=S m2

95

1 =t 0C

53

2 =t 0C

G2 = 2543 kgs

Mărimi necunoscuteQ2 ndash sarcina termică a aparatului

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1318

=

1t 0C

=

2t 0C

a) 310

21

18430

22

1

11

1 =

sdot=

sdot=

G

G p p ∆∆ bar

b) Coeficientul de convecţie (

1α )

45739821

18488369

8080

1

11

1 =

sdot=

sdot=G

Gα α Wm

2C

c) Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (

sok )

22391ln

21

1

21

=

sdot++

=

e

i

i

e

p

i so

d d

d d d

k

α λ α

Wm2C

d) Coeficientul global de schimb de căldură (

sk )

596171

=

sdot+=

sd so

so s

Rk

k k Wm

2C

e) Eficienţa termică (ε )

minusminus

minusminus

sdotminus

minus=

max

minmax

max

minmax

1

max

min

1

1

1

W

W NTC

W

W

NTC

eW

W

42min

max =sdot

=W

S k NTC s

min1

1 1W cGW p =sdot=

222 p

cGW sdot=

7790 =ε

f) Sarcina termică a aparatului (

2Q )

( )

2

1min

2 ε sdotminus= t t W Q

( ) 592467779053954275

2 =sdotminus=Q kJ

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1418

g) 217629106

59246753

2

2

2

2

2

2

2

2

=+=+=sdot

+=W

Qt

cG

Qt t

p

0C

h) 6161

4275980

59246795

1

2

1

1

2

1

1

1

=sdot

minus=sdot

minus=sdotsdot

minus=

W

Qt

cG

Qt t

r pr η η

0C

i) Debitul de căldură cedat de fluidul primar (

1Q )

942517980

592467

2

1 ===r

QQ

η kJ

942517

1 =Q kJ

j) Debitul de căldură pierdut (

pQ )

3550592467942517

2

1

=minus=minus= QQQ p kJ

3550

= pQ kJ

k) Eficienţa procesului de icircncălzire(

incη )

550

2

1

2

2 =minus

minus=t t

t t incη

550 =incη

l) Eficienţa procesului de icircncălzire(

td η )

( )( )0

1

1

2

22

iiG

iiGtd

minusminus=η

C i 070

= 2932 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2932 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

62 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2610

2642 =times= x kJkg

2i =C i 070 + 26 kJkg = 2932 kJkg + 26 kJkg = 31921 kJkg

2i =31921 kJkg

( )( )

430484239818

04222213194325 =minus

minus=td η

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1518

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1218

Analiza bilantului termic43Pierderea specifică de presiune pentru fluidul primar (∆P 1 )

430

19421

910865910

31787

11

21

1

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 1 = 043 bar44Pierderea specifică de presiune pentru fluidul secundar (∆P 2 )

3420

1844325

910865910

08343

22

21

2

21 =

sdot

sdotminus

=

sdot

sdotminus

=sdotminus

==

p

s s sp

cG

S k

P P

W

S k

P P

NTC

P P

∆∆ bar

undeNTC = număr de unităţi de transfer termic de căldură

∆P 2 = 0342 bar

Din tabel- k so rezultă limitele admisibile 1400divide6000 Wm

2C

- R sd rezultă 00002 m2CW

00002 helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1000000723 helliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

536100020

1000007230=

times= x rarr se recomandă curăţirea ţevilor

- η rezultă 098 rarr ηr = 0958 se recomandă icircmbunătăţirea izolaţiei termice- ∆p rezultă limitele admisibile 015divide05 bar

După luarea măsurilor necesare precum curăţarea aparatajului şi icircmbunătăţirea izolaţiei termice

00020 = sd R m2CW

980 =r η

18

1 =G ms

Mărimi cunoscute

9108=S m2

95

1 =t 0C

53

2 =t 0C

G2 = 2543 kgs

Mărimi necunoscuteQ2 ndash sarcina termică a aparatului

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1318

=

1t 0C

=

2t 0C

a) 310

21

18430

22

1

11

1 =

sdot=

sdot=

G

G p p ∆∆ bar

b) Coeficientul de convecţie (

1α )

45739821

18488369

8080

1

11

1 =

sdot=

sdot=G

Gα α Wm

2C

c) Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (

sok )

22391ln

21

1

21

=

sdot++

=

e

i

i

e

p

i so

d d

d d d

k

α λ α

Wm2C

d) Coeficientul global de schimb de căldură (

sk )

596171

=

sdot+=

sd so

so s

Rk

k k Wm

2C

e) Eficienţa termică (ε )

minusminus

minusminus

sdotminus

minus=

max

minmax

max

minmax

1

max

min

1

1

1

W

W NTC

W

W

NTC

eW

W

42min

max =sdot

=W

S k NTC s

min1

1 1W cGW p =sdot=

222 p

cGW sdot=

7790 =ε

f) Sarcina termică a aparatului (

2Q )

( )

2

1min

2 ε sdotminus= t t W Q

( ) 592467779053954275

2 =sdotminus=Q kJ

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1418

g) 217629106

59246753

2

2

2

2

2

2

2

2

=+=+=sdot

+=W

Qt

cG

Qt t

p

0C

h) 6161

4275980

59246795

1

2

1

1

2

1

1

1

=sdot

minus=sdot

minus=sdotsdot

minus=

W

Qt

cG

Qt t

r pr η η

0C

i) Debitul de căldură cedat de fluidul primar (

1Q )

942517980

592467

2

1 ===r

QQ

η kJ

942517

1 =Q kJ

j) Debitul de căldură pierdut (

pQ )

3550592467942517

2

1

=minus=minus= QQQ p kJ

3550

= pQ kJ

k) Eficienţa procesului de icircncălzire(

incη )

550

2

1

2

2 =minus

minus=t t

t t incη

550 =incη

l) Eficienţa procesului de icircncălzire(

td η )

( )( )0

1

1

2

22

iiG

iiGtd

minusminus=η

C i 070

= 2932 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2932 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

62 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2610

2642 =times= x kJkg

2i =C i 070 + 26 kJkg = 2932 kJkg + 26 kJkg = 31921 kJkg

2i =31921 kJkg

( )( )

430484239818

04222213194325 =minus

minus=td η

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1518

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1318

=

1t 0C

=

2t 0C

a) 310

21

18430

22

1

11

1 =

sdot=

sdot=

G

G p p ∆∆ bar

b) Coeficientul de convecţie (

1α )

45739821

18488369

8080

1

11

1 =

sdot=

sdot=G

Gα α Wm

2C

c) Coeficientul global de schimb de căldură al aparatului curat (

sok )

22391ln

21

1

21

=

sdot++

=

e

i

i

e

p

i so

d d

d d d

k

α λ α

Wm2C

d) Coeficientul global de schimb de căldură (

sk )

596171

=

sdot+=

sd so

so s

Rk

k k Wm

2C

e) Eficienţa termică (ε )

minusminus

minusminus

sdotminus

minus=

max

minmax

max

minmax

1

max

min

1

1

1

W

W NTC

W

W

NTC

eW

W

42min

max =sdot

=W

S k NTC s

min1

1 1W cGW p =sdot=

222 p

cGW sdot=

7790 =ε

f) Sarcina termică a aparatului (

2Q )

( )

2

1min

2 ε sdotminus= t t W Q

( ) 592467779053954275

2 =sdotminus=Q kJ

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1418

g) 217629106

59246753

2

2

2

2

2

2

2

2

=+=+=sdot

+=W

Qt

cG

Qt t

p

0C

h) 6161

4275980

59246795

1

2

1

1

2

1

1

1

=sdot

minus=sdot

minus=sdotsdot

minus=

W

Qt

cG

Qt t

r pr η η

0C

i) Debitul de căldură cedat de fluidul primar (

1Q )

942517980

592467

2

1 ===r

QQ

η kJ

942517

1 =Q kJ

j) Debitul de căldură pierdut (

pQ )

3550592467942517

2

1

=minus=minus= QQQ p kJ

3550

= pQ kJ

k) Eficienţa procesului de icircncălzire(

incη )

550

2

1

2

2 =minus

minus=t t

t t incη

550 =incη

l) Eficienţa procesului de icircncălzire(

td η )

( )( )0

1

1

2

22

iiG

iiGtd

minusminus=η

C i 070

= 2932 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2932 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

62 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2610

2642 =times= x kJkg

2i =C i 070 + 26 kJkg = 2932 kJkg + 26 kJkg = 31921 kJkg

2i =31921 kJkg

( )( )

430484239818

04222213194325 =minus

minus=td η

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1518

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1418

g) 217629106

59246753

2

2

2

2

2

2

2

2

=+=+=sdot

+=W

Qt

cG

Qt t

p

0C

h) 6161

4275980

59246795

1

2

1

1

2

1

1

1

=sdot

minus=sdot

minus=sdotsdot

minus=

W

Qt

cG

Qt t

r pr η η

0C

i) Debitul de căldură cedat de fluidul primar (

1Q )

942517980

592467

2

1 ===r

QQ

η kJ

942517

1 =Q kJ

j) Debitul de căldură pierdut (

pQ )

3550592467942517

2

1

=minus=minus= QQQ p kJ

3550

= pQ kJ

k) Eficienţa procesului de icircncălzire(

incη )

550

2

1

2

2 =minus

minus=t t

t t incη

550 =incη

l) Eficienţa procesului de icircncălzire(

td η )

( )( )0

1

1

2

22

iiG

iiGtd

minusminus=η

C i 070

= 2932 kJkg

C i 080

= 3352 kJkg

i∆ =C i 080

ndashC i 070

= 3352 k Jkg ndash 2932 kJkg = 42 kJkg

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip i∆ = 42 kJkg

62 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

2610

2642 =times= x kJkg

2i =C i 070 + 26 kJkg = 2932 kJkg + 26 kJkg = 31921 kJkg

2i =31921 kJkg

( )( )

430484239818

04222213194325 =minus

minus=td η

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1518

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1518

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1618

C s 080

= 10746 kJkgK

s∆ =C s 080

ndashC s 070

= 10746 kJkgK ndash 09539 kJkgK = 01207 kJkgK

t ∆ = 10 0 Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip s∆ = 01207 kJkgK

6210

Chelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip x

0747010

21612070=

times= x kJkgK

2 s =C s 070 + 00747 kJkg = 09539 kJkgK + 00747 kJkgK = 10286 kJkgK

2 s =10286 kJkgK

( ) ( ) ( ) 7111170286129321319

20

2

2 =sdotminus=minus= sT ie kJkgK

( ) 711117

2 =e kJkgK

-

Exergia cedată de fluidul primar ( )

1 E ∆ ( ) ( ) 54941424093013218

1

1

1

1 =minus=minus= eeG E ∆ kW

1 E ∆ = 414549 kW

- Exergia cedată de fluidul secundar ( )

2 E ∆

( ) ( ) 2623278424711174325

2

2

2

2 =minus=minus= eeG E ∆ kW

2 E ∆ = 327262 kW

- Pierderile de exergie ( )

p E ∆

28787262327549414

2

1

=minus=minus= E E E p ∆∆∆ kW

p E ∆ = 87287 kW

- Randamentul exergetic ( )

exη

7890549414

262327

1

2 === E

E ex

∆η

7890 =exη

Bilanţul energetic- Cantitatea de căldură decată de fluidul primar

942517

1 =Q kJ rarr 100

- Cantitatea de căldură primită de fluidul secundar

592467

2 =Q kJ rarr 98

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1718

- Cantitatea de căldură pierdută

3550 = pQ kJ rarr 2

Bilanţul exergetic

- Exergie cedată

549414

1 = E ∆ kW rarr 100

- Exergia primită

262327

2 = E ∆ kW rarr 7894

- Pierderi de exergie

28687 = p E ∆ kW rarr 2106

Diagramele SANKEY corespunzătoare bilanţurilor pentru regimurile analizate

Diagrama fluxurilor energetice

Diagrama fluxurilor exergetice

1Q =251794 kJ

1

Q rarr100

2Q =246759 kJ

2Q rarr98

pQ =5035 kJ

pQ rarr2

1 E ∆ =414549 kW

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106

8122019 Bilant Energetic Schimbator Caldura Apa

httpslidepdfcomreaderfullbilant-energetic-schimbator-caldura-apa 1818

1 E ∆ rarr100

2 E ∆ =327262 kW

2 E ∆ rarr7894

p E ∆ =87286 kW

p E ∆ rarr2106