3.Порядок расчета аво.
Из задания на проектирование (Прил. 1) выбираем исходные данные для варианта. Подбираем АВО (Прил. 2) наиболее близкий по параметрам к исходным данным: производительности вентилятора, параметрам оребрения и трубок, коэффициенту оребрения, числу ходов теплоносителя, площади поперечного сечения секции аппарата.
Далее производим тепловой расчет в следующей последовательности.
Задаемся температурой горячего теплоносителя на выходе из АВО.
Вычисляем мощность теплового потока для горячего теплоносителя:
, Вт(кВт)
(16)
где
,
-
удельные теплоемкости газа при температуре
,
и давлении газа
(
).
Для
упрощения расчетов с погрешностью в
пределах 3 % воспользуемся средним
значением температуры и удельной
теплоемкости газа
и
. Значение удельной теплоемкости при
средней температуре метана определяем
по монограмме (Прил. 3) в зависимости
от процентного содержания метана,
давления и температуры.
Из уравнения теплового баланса и заданной температуры вычисляем температуру холодного теплоносителя на выходе из АВО:
, Град. (17)
Для этого находим массовый расход воздуха:
, кг/с
(18)
где:
заданная
объемная производительность вентилятора,
массовая
плотность воздуха при средней
температуре,
.
Ориентировочно принимается при
температуре
.
Следует
отметить, что значение удельной
теплоемкости воздуха
в диапазоне рассматриваемых температур
от –20 до +60 оС
и атмосферном давлении постоянна в
пределах 1005
и может быть принята как теплоемкость
при температуре
.
4. Вычисляем среднюю разность температур процесса теплопередачи по уравнению:
,
(19)
где:
;
.
Величина
является характеристической разностью
температур, а
среднеарифметическая
разность температур.
;
(20)
;
(21)
где - индекс противоточности теплообменного аппарата (зависит от схем пересечения потоков теплоносителя) определяется по табл. 3.1.
Таблица 3.1.
Значения индексов противоточности перекрестных схем
Число пересече-ний n |
W1/W2 * |
||||||
0.5 |
0.75 |
1.0 |
1.25 |
1.50 |
1.75 |
2.0 |
|
1 |
0.5821 |
0.6224 |
0.6615 |
0.6981 |
0.7325 |
0.7646 |
0.7938 |
2 |
- |
0.7996 |
0.9153 |
0.9597 |
0.9793 |
0.9889 |
0.9937 |
3 |
0.7360 |
0.9109 |
0.9623 |
0.9820 |
0.9907 |
0.9949 |
0.9971 |
4 |
0.8515 |
0.9499 |
0.9788 |
0.9899 |
0.9947 |
0.9971 |
0.9983 |
*W1 и W2 – водяные эквиваленты горячего и холодного теплоносителей. |
|||||||
.
5. Определяем режим движения газа в трубах АВО по критерию Рейнольдса:
,
где
,
тогда
,
где
-
площадь поперечного сечения секции
АВО (Прил.2)
- кинематическая вязкость метана (Прил. 4)
-
плотность газа при давлении
.
Определяется по уравнению Клапейрона:
,
где:
- молекулярная
масса метана СН4.
-
температура газа, K.
6. Определяем критерии Нуссельта для газа по уравнениям (6), (7), (8), (9), в зависимости от режима движения газа в трубах.
Определяем коэффициент теплоотдачи внутреннего теплоносителя:
,
где - коэффициент теплопроводности газа при средней температуре и давлении
.
(Прил.5)
8. Определяем режим движения холодного теплоносителя по критерию Рейнольдса для воздуха:
,
где - скорость воздуха в узком сечении
-
эквивалентный диаметр, принемается
равным наружному диаметру трубки.
-
кинематическая вязкость воздуха при
средней температуре,
м2/с [3].
Определяем скорость воздуха в узком сечении:
,
где
-
коэффициент, зависящий от типа аппарата
и коэффициента оребрения,
выбирается из табл. 3.2. [4];
-
объемный
расход воздуха,
.
- плотность воздуха при средней температуре, [3].
Таблица 3.2.