8460
.pdf
8.4. Гидравлический расчет теплообменника
Гидравлический расчет состоит в определении затрат механической энергии на перемещение теплоносителей теплообменника. При таком расчете теплообменника необходимо учитывать сопротивление трения, местные сопротивления и тепловое сопротивление.
Потери давления на сопротивление трения определяют по формуле
Δpт ξ |
|
|
ρ w 2 |
(8.21) |
||
|
|
|
, |
|||
d |
2 |
|||||
|
|
|
||||
где и d – длина и диаметр канала;
– коэффициент сопротивления трения.
Величина коэффициента сопротивления трения при неизотермическом турбулентном течении жидкости в каналах рассчитывается по формуле
|
0,3164 |
Pr |
ж |
1/3 |
|
|
ξ |
|
|
|
. |
(8.22) |
|
0,25 |
|
|
||||
|
|
Prc |
|
|
||
|
Re ж |
|
|
|
||
Потери давления на местных сопротивлениях дает формула
Δpм ς |
ρ w 2 |
, |
(8.23) |
|
2 |
||||
|
|
|
в которой коэффициент зависит от вида местного сопротивления и может быть определен из справочной литературы [4, 6].
При подводе теплоты к газу, движущемуся в канале постоянного сечения, давление газа уменьшается, а при отводе теплоты, наоборот, – увеличивается. Это уменьшение давления газа при нагреве представляет собой тепловое сопротивление. При охлаждении газа тепловое сопротивление отрицательно и уменьшает общее сопротивление теплообменника. Тепловое сопротивление подсчитывают как удвоенную разность скоростных напоров в конце и в начале канала:
|
|
ρ |
2 |
w 2 |
|
ρ |
w 2 |
|
|
T T |
|
ρ w 2 |
|
|||
|
|
|
2 |
|
1 |
1 |
|
|
2 1 |
|
|
|
|
|||
Δpтепл |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
. |
(8.24) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
2 |
|
2 |
T |
2 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Общие потери давления на общее сопротивление каждого теплоносителя определяется как сумма потерь давления в элементах теплообменника
Δp Δpт рм р тепл . |
(8.25) |
Мощность, необходимая для перемещения каждого теплоносителя в теплообменнике, т. е. мощность насоса, воздуходувки и т.п., определяется по формуле
N |
Δp G |
квт, |
(8.26) |
1000 ρ η у |
где G и – массовый расход и плотность теплоносителя;
у – к.п.д. устройства (насоса, вентилятора) для перемещения теплоносителя.
91
Литература
1. Болгарский, А.В. Термодинамика и теплопередача [текст] / А.В. Болгарский, Г.А. Мухачев, В.К. Щукин. – М.: Изд-во «Высшая школа»,
1964.
2.Исаченко, В.П. Теплопередача [текст] / В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А. С. Сукомел. – М.: Изд-во «Энергоиздат», 1981.
3.Казаков, Г.М. Метод решения сопряженных задач теплообмена при движении жидкостей в трубах [текст] / Г.М. Казаков. – М.: Теплофизика
высоких температур, том , 1981.
4.Казаков, Г.М. Теплообменные аппараты с электрообогревом [текст] Г.М. Казаков. – Н. Новгород. Изд-во ННГАСУ, 2004.
5.Kovalev, S.A. Heat Transfer 1970, vol. .,B.1.4 [текст] / S.A. Kovalev, V.M. Zhukov, G.M. Kasakov, Yu.A. Kuzma – Kichta. – Amsterdam, 1970.
6.Кушнырев, В.И. Техническая термодинамика и теплоотдача [текст] / В.И. Кушнырев, В.И. Лебедев, В.А. Павленко. – М.: Изд-во «Стройиздат», 1986.
7.Кутателадзе, С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление. Справочное пособие [текст] / С.С. Кутателадзе. – М.: Изд-во «Энергоатомиздат», 1990.
8.Лыков, А.В. Тепломассообмен. Справочник [текст] / А.В. Лыков. – М.: Изд-во «Энергия», 1978.
9.Сухов, В.В. Основы расчета теплообменных аппаратов [текст] / В.В. Сухов, Г.М. Казаков. – Н. Новгород. Изд-во ННГАСУ, 1999.
10. Юренев, В.Н. Теплотехнический справочник, том 2 [текст] / В.Н. Юренев, П.Д. Лебедев. – М.: Изд-во «Энергия», 1976.
92
Содержание |
|
Введение ....................................................................................................................... |
3 |
1. Основные положения учения о процессах переноса тепловой энергии и |
|
массы в пространстве.................................................................................................. |
4 |
1.1. Основные понятия и определения ...................................................................... |
4 |
1.2. Поле потенциала. Градиент потенциала ............................................................ |
6 |
1.3. Законы Фурье, Фика, Ома и Ньютона................................................................ |
8 |
2. Основные уравнения тепломассообмена ............................................................ |
10 |
2.1. Дифференциальное уравнение сохранения массы ......................................... |
10 |
2.2. Дифференциальное уравнение сохранения энергии ...................................... |
12 |
2.3. Дифференциальные уравнения движения жидкости ..................................... |
14 |
3. Теплопроводность при стационарном режиме .................................................. |
17 |
3.1. Дифференциальное уравнение теплопроводности ......................................... |
17 |
3.2. Краевые условия для процессов теплопроводности....................................... |
18 |
3.3. Стационарная теплопроводность через плоскую стенку ............................... |
19 |
3.4. Стационарная теплопередача через плоскую стенку ..................................... |
22 |
3.5. Стационарная теплопроводность через цилиндрическую стенку ................ |
24 |
3.6. Стационарная теплопередача через цилиндрическую стенку....................... |
27 |
3.7. Критический диаметр тепловой изоляции труб.............................................. |
29 |
3.8. Теплопередача и теплопроводность тел с внутренними источниками тепла ................. |
30 |
3.9. Теплопередача через ребристую стенку .......................................................... |
32 |
3.10. Температурное поле и коэффициент эффективности ребра постоянного |
|
поперечного сечения ................................................................................................. |
34 |
4. Нестационарная теплопроводность..................................................................... |
36 |
4.1. Общие положения .............................................................................................. |
36 |
4.2. Охлаждение (нагревание) неограниченной пластины ................................... |
37 |
4.3. Регулярный режим ............................................................................................. |
39 |
5. Конвективный теплообмен................................................................................... |
42 |
5.1. Основные понятия и определения .................................................................... |
42 |
5.2. Гидродинамический и тепловой пограничные слои ...................................... |
43 |
5.3. Подобие и моделирование процессов конвективного теплообмена............. |
45 |
5.4. Теплоотдача при свободном движении жидкости.......................................... |
53 |
5.5. Теплоотдача при вынужденном движении жидкости в трубах и каналах ... |
55 |
5.6. Теплоотдача при внешнем обтекании тел ....................................................... |
57 |
6. Тепломассообмен при фазовых превращениях.................................................. |
59 |
6.1. Общие положения и определения .................................................................... |
59 |
6.2. Теплоотдача при кипении однокомпонентных жидкостей ........................... |
59 |
6.3. Теплоотдача при конденсации пара ................................................................. |
64 |
7. Теплообмен излучением ....................................................................................... |
72 |
7.1. Основные понятия и определения .................................................................... |
72 |
7.2. Основные законы лучистого теплообмена ...................................................... |
75 |
7.3. Лучистый теплообмен между твердыми телами ............................................ |
79 |
7.4. Теплообмен при излучении и поглощении газов............................................ |
82 |
93 |
|
8. Теплообменные аппараты .................................................................................... |
84 |
8.1. Основные понятия и определения .................................................................... |
84 |
8.2. Основные виды теплообменных аппаратов..................................................... |
84 |
8.3. Тепловой расчет рекуперативного теплообменного аппарата ...................... |
86 |
8.4. Гидравлический расчет теплообменника......................................................... |
91 |
Литература ................................................................................................................. |
92 |
Содержание ................................................................................................................ |
93 |
94
Владимир Петрович Болдин Георгий Михайлович Казаков
ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ. ТЕПЛОМАССООБМЕН
Учебно-методическое пособие
по подготовке к лекциям (включая рекомендации по организации самостоятельной работы) по дисциплине «Теплотехника» для обучающихся по направлению подготовки
20.05.01. Пожарная безопасность направленность (профиль) Пожарная безопасность
=========================================================
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»
603950, Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65 http//www.nngasu.ru.stec@nngasu.ru
95