- •050501 – Профессиональное обучение
- •140106- Энергообеспечение предприятий
- •1 Цель работы
- •2 Методические указания к выполнению заданий
- •3 Домашние задания
- •3.1 Циклы тепловых двигателей и установок
- •3.1.1 Обобщенный цикл теплового двигателя
- •3.1.2 Циклы поршневых двигателей
- •3.1.3 Циклы газотурбинных установок
- •3.1.4 Сравнение циклов
- •Домашнее задание № 2
- •3.2 Расчет рекуперативных теплообменных аппаратов
- •3.2.1 Определение тепловой мощности
- •3.2.2 Расчет расхода теплоносителя.
- •Определение среднего температурного напора При нелинейном характере изменений температуры теплоносителей, температурный «напор» между ними определяется как среднелогарифмический
- •Определение коэффициента теплоотдачи
- •Расчет коэффициента теплопередачи через тонкостенные трубы
- •Определение площади поверхности нагрева
- •3.3.2 Выбор системы теплоснабжения
- •3.3.3 Расчет тепловых нагрузок
- •Различного назначения
- •3.3.4 Выбор источника теплоснабжения
- •3.3.5 Гидравлический расчет тепловых сетей
- •3.3.6 Тепловой расчет сетей
- •Приложение а
- •Приложение б
- •Приложение в
- •Приложение г
Определение коэффициента теплоотдачи
Как известно коэффициент теплообмена можно определить из критериального уравнения:
Nu= С·Rem·Prn·Grk(Рrж / Рrc) 0,25 , (2.7)
где , число Нуссельта, определяет интенсивность теплообмена;
, число Рейнольдса, характеризует режим движения теплоносителя;
число Грасгофа, выражает влияние на теплоотдачу гравитационных сил и температурного расширения;
, число Прандтля, характеризует влияние на теплоотдачу физических свойств теплоносителя.
Постоянная С и показатели m,n,k определяются экспериментально на моделях геометрического и физического подобия.
Средний по длине трубы коэффициент теплоотдачи при вынужденном ламинарном течении в прямых гладких трубах можно рассчитать по формуле:
Nu= 0,15Re0,33·Pr0,33(Gr·Pr)0,1·(Рrж / Рrс)0,25·εl , (2.8)
а для случая турбулентного течения
Nu= 0,021Re0,8·Pr0,43(Рrж / Рrс)0,25εl . (2.9)
Здесь и в дальнейшем индексы "ж" и "с" означают, что физические параметры, входящие в числа подобия берутся при среднемассовой температуре жидкости tж или средней температуре стенки tс.
Если в формулу (2.9) подставить физические величины, составляющие числа подобия, и решить его относительно коэффициента теплоотдачи, получим расчетную формулу для случая турбулентного течения воды в трубе:
, (2.10)
где - теплопроводность теплоносителя при его средней температуре, Вт/(м К) , (Приложение Б и В).
d- характерный линейный размер, м; если теплоноситель течет внутри труб- это внутренний диаметр трубы dвн; если теплоноситель течет в межтрубном пространстве вдоль труб- это эквивалентный диаметр межтрубного сечения dэ = (1,0…1,5)dн ;
dн- наружный диаметр трубы, м.; если теплоноситель течет в каналах не круглого сечения, d=dэ .
(2.11)
где А- площадь поперечного сечения канала, м2;
П- смоченный периметр, м;
- кинематическая вязкость теплоносителя при его средней температуре, м2/с (приложения Б и В);
u- скорость движения теплоносителя, м/с;
εl- коэффициент, характеризующий влияние начального участка на среднюю теплоотдачу принимается по Приложению Г.
Если в теплообменнике в качестве горячего теплоносителя применяется пар, то для конденсирующего пара коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:
для горизонтально расположенных труб:
= 0,728 ; (2.12)
для вертикально расположенных труб:
= 0,943 (2.13)
где - плотность жидкости, кг/м3;
r- теплота парообразования, равная теплоте конденсации пара, кДж/кг;
g- ускорение свободного падения, м2/с;
- кинематическая вязкость жидкости, м2/с;
tн- температура насыщения пара при заданном давлении, 0С;
tс- температура стенки, принимается приближенно:
(2.14)
Таким образом, по формуле (2.10) вычисляется коэффициент теплообмена (теплоотдачи 1), если горячим теплоносителем является вода или горячие газы, а по формулам (2.12) и (2.13), если горячим теплоносителем является пар. Затем по формуле 2.10 вычисляется коэффициент теплоотдачи 2 от поверхности труб холодному теплоносителю.