4.3. Коэффициент теплопередачи

Расчётные формулы теплопередачи для труб весьма громоздки, поэтому для практических расчётов при малой толщине стенок труб по сравнению с диаметром величину коэффициента теплопередачи можно определять по формуле для плоской стенки, Вт/(м²∙К)

(4.7)

где α₁, α₂ - коэффициенты теплоотдачи соответственно от горячего теплоносителя к стенке и от стенки к холодному теплоносителю, Вт/(м²∙К); δ-толщина стенки трубы, м, равная

δ=0,5(d_нар-d_вн);

- коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/(м∙К); d_нар,d_вн - со­ответственно наружный и внутренний диаметры трубы, м.

При этом, если <2, то погрешность расчёта не превышает 4%, что вполне допустимо для многих технических расчётов.

Как правило, материал, из которого изготавливается стенка, разделяющая горячий и холодный теплоносители, известен. Коэффициент теплопроводности  этого материала принимается по справочным данным для средней температуры стенки. Толщина разделительной стенки 6 задаётся или выбирается из конструктивных соображений.

4.4. Коэффициенты теплоотдачи

Наиболее распространённым способом определения коэффициентов теплоотдачи является вычисление их значений по осреднённым температурам теплоносителей с использованием теории подобия. Так, α₁, вычисляется при температуре а а₂ при .

Коэффициенты теплоотдачи определяются из соответствующих чисел Нуссельта по формуле, Вт/(м²∙К)

(4.8)

где -коэффициент теплопроводности теплоносителя при его средней температуре, Вт/(м∙К); d,-эквивалентный диаметр проходного сечения, м, вычисляемый по формуле

(4.9)

f-площадь поперечного сечения канала, м²; П- полный (смоченный) периметр канала, независимо от того, какая часть этого периметра участвует в теплообмене, м.

Чтобы найти значения чисел Нуссельта для горячего и холодного теплоносителей, необходимо выбрать вид соответствующего критериального уравнения. Для этого необходимо знать форму канала, по которому течёт теплоноситель, и режим его течения.

Форма канала, как правило, известна и может представлять собой трубу круглого, квадратного, прямоугольного сечения, кольцевой канал, межтрубное пространство и т. д.

Для определения режимов течения горячего и холодного теплоносителей необходимо знать величину критерия Рейнольдса

(4.10)

где ω- скорость движения теплоносителя в канале, м/с; ν- коэффициент кинематической вязкости теплоносителя, м²/с.

При Re≤2300 режим течения ламинарный, 2300<Re<10⁴ переходный режим, Rе≥10⁴-турбулентный режим.

Скорость движения теплоносителей оказывает существенное влияние на экономические показатели ТА. С одной стороны, повышение скорости интенсифицирует передачу теплоты, с другой - увеличивает потери давления в аппарате. Значения рекомендуемых скоростей движения теплоносителей ω_PEК в каналах теплообменников приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Значения рекомендуемых скоростей движения теплоносителей

в каналах теплообменников

Теплоноситель	ωPEК, м/с
Маловязкие жидкости	0,8…2,5
Вязкие жидкости	0,2…1
Незапылённые газы	15…30
Запылённые газы	5…12
Перегретый пар в пароперегревателе	12…40
Вода в водяном экономайзере	0,3…0,8
Дымовые газы и воздух в воздухоподогревателе	5…15