- •Проектний тепловий розрахунок рекуперативних теплообмінних апаратів
- •Мета і завдання розрахункової роботи
- •Завдання до розрахункової роботи
- •Вихідні дані для розрахунків
- •Вимоги до оформлення розрахункової роботи.
- •Приклад розрахунку рекуперативного теплообмінного апарата
- •Постановка задачі та вихідні дані
- •Опис теплообмінника
- •Мета розрахунку
- •5.5. Аналіз процесу теплопередачі в теплообміннику
- •5.6. Визначення швидкості течії теплоносіїв
- •5.7. Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі
- •5.8. Визначення теплообмінної поверхні апарата
- •Література
- •Додаток
5.7. Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі
Еквівалентний діаметр міжтрубного каналу
76-59 =17 мм.
Визначаємо число Рейнольдса для потоку дистильованої води
При температурі коефіцієнт кінематичної в`язкості .
Враховуючи, що число Рейнольдса , маємо розвинутий турбулентний режим течії потоку дистильованої води, для якого коефіцієнт тепловіддачі визначається з допомогою емпіричного рівняння подібності
. (3)
Обчислюємо коефіцієнт тепловіддачі .
По температурі знаходимо фізичні параметри первинного теплоносія ([1], табл.11):
,
Приймаємо, що температура стінки
При цьому .
Приймаємо також, що , відповідно до чого .
Далі з допомогою рівняння (3) знаходимо
Таким чином, коефіцієнт тепловіддачі від потоку дистильованої води до стінки
.
Зауважимо, що поправка = 0,925
Визначаємо число Рейнольдса для потоку сирої води
При температурі ,
Враховуючи, що число Рейнольдса коефіцієнт тепловіддачі визначаємо за допомогою рівняння подібності (3).
По температурі знаходимо фізичні параметри холодного теплоносія ([1], табл.11):
,
Приймаємо, що . При цьому критерій .
Приймаємо значення . При цьому поправка .
Відповідно з рівнянням подібності (3):
в якому поправка .
Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до потоку сирої води
5.8. Визначення теплообмінної поверхні апарата
Товщина стінки внутрішньої труби апарата
.
Приймаємо коефіцієнт теплопровідності внутрішньої стальної труби ([1], табл.6).
Коефіцієнт теплопередачі у відповідності з рівнянням (2)
.
Щільність теплового потоку на стінці:
.
Перевіряємо значення температур і :
,
Уточнюємо результати розрахунків:
при , , а при
, .
Уточнені значення поправок на напрямок теплового потоку:
; .
Уточнені значення чисел Нусельта:
Коефіцієнти тепловіддачі:
,
.
Коефіцієнт теплопередачі:
Щільність теплового потоку:
Значення температур стінки:
;
.
Останні значення температур і несуттєво відрізняються від отриманих попередньо.
Поверхня теплообміну:
.
Знаходимо розрахунковий діаметр теплообмінної труби (коефіцієнти тепловіддачі і мають однаковий порядок).
,
а також загальну довжину цієї труби:
.
Довжина теплообмінної трубки однієї секції:
,
де - загальна кількість секцій теплообмінника (див. рис.1)
Відношення ,
. Таким чином поправка для обох процесів тепловіддачі.
Література
Краснощеков. Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче: Учебное пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. – М.: Энергия, 1980. – 288 с., ил.
Бажан П.И. и др. Справочник по теплообменным аппаратам. - М.: Машиностроение, 1989. – 368 с. ил.
Додаток
У трубчастому теплообмінному апараті гаряче трансформаторне масло протікає всередині сталевих трубок діаметром . Кількість трубок . Швидкість руху масла . Трансформаторне масло охолоджується від до .
Вода, що охолоджує масло, рухається із швижкістю уздовж трубок, які розташовані у кожусі теплообмінника внутрішнім діаметром . Повздовжній та поперечний кроки труб у пучку складають .
Визначити витрати теплоносіїв, площу поверхні нагрівального апарата, а також необхідну довжину трубного пучка для прямоточної (протиточної) схеми руху теплоносіїв, якщо температура води на вході в до теплообмінного апарата дорівнює .
Значення величин за номером варіанта обрати із таблиці:
№ варі-анта |
, штук |
, мм |
, м/с |
, 0С |
0С |
, м/с |
, 0С |
, мм |
= , мм |
Схема руху тепло-носіїв |
1 |
91 |
25/21 |
2,4 |
120 |
70 |
0,5 |
20 |
400 |
32 |
прямоток |
2 |
248 |
25/21 |
2,0 |
115 |
50 |
0,62 |
25 |
600 |
32 |
протиток |
3 |
283 |
25/21 |
2,3 |
110 |
55 |
0,8 |
21 |
600 |
32 |
протиток |
4 |
757 |
25/21 |
2,1 |
105 |
55 |
0,92 |
22 |
1000 |
32 |
протиток |
5 |
555 |
25/21 |
2,2 |
100 |
50 |
0,88 |
24 |
1400 |
32 |
протиток |
6 |
37 |
38/33 |
2,0 |
120 |
60 |
0,55 |
23 |
400 |
48 |
прямоток |
7 |
109 |
38/33 |
2,1 |
115 |
65 |
1,25 |
27 |
600 |
48 |
протиток |
8 |
313 |
38/33 |
1,85 |
110 |
50 |
0,8 |
26 |
1000 |
48 |
протиток |
9 |
673 |
38/33 |
2,0 |
105 |
65 |
1,1 |
28 |
1400 |
48 |
прямоток |
10 |
43 |
57/50 |
1,52 |
100 |
60 |
0,5 |
30 |
600 |
70 |
пямоток |
11 |
151 |
57/50 |
2,5 |
115 |
55 |
1,45 |
29 |
1000 |
70 |
протиток |
12 |
121 |
25/21 |
1,9 |
120 |
60 |
0,7 |
23 |
400 |
32 |
протиток |
13 |
823 |
25/21 |
1,7 |
115 |
55 |
1,0 |
29 |
1000 |
32 |
протиток |
14 |
163 |
57/50 |
1,4 |
110 |
50 |
0,85 |
21 |
1000 |
70 |
протиток |
15 |
703 |
38/33 |
2,25 |
105 |
65 |
1,3 |
22 |
1400 |
48 |
прямоток |
16 |
91 |
38/33 |
0,2 |
110 |
50 |
1,3 |
22 |
400 |
70 |
прямоток |
17 |
248 |
25/21 |
0,1 |
100 |
55 |
0,85 |
21 |
600 |
32 |
протиток |
18 |
283 |
57/50 |
0,3 |
120 |
80 |
1,0 |
29 |
1000 |
70 |
прямоток |
19 |
248 |
38/33 |
0,5 |
110 |
65 |
0,7 |
23 |
1000 |
70 |
протиток |
20 |
109 |
25/21 |
1,0 |
105 |
70 |
1,45 |
29 |
600 |
48 |
прямоток |
21 |
313 |
25/21 |
1,2 |
100 |
70 |
0,5 |
30 |
1000 |
48 |
протиток |
22 |
313 |
57/50 |
1,5 |
120 |
65 |
1,1 |
28 |
1400 |
70 |
прямоток |
23 |
151 |
25/21 |
0,4 |
115 |
60 |
0,8 |
26 |
1000 |
70 |
протиток |
24 |
121 |
38/33 |
1,3 |
110 |
55 |
1,25 |
27 |
1000 |
78 |
прямоток |
25 |
163 |
38/33 |
1,6 |
115 |
50 |
0,55 |
24 |
1000 |
70 |
протиток |
26 |
140 |
57/50 |
1,4 |
108 |
65 |
0,6 |
22 |
900 |
70 |
прямоток |
27 |
80 |
57/50 |
1,55 |
106 |
55 |
1,1 |
20 |
600 |
70 |
протиток |
28 |
135 |
38/33 |
2,0 |
115 |
65 |
0,8 |
26 |
1000 |
48 |
прямоток |
29 |
91 |
38/33 |
1,2 |
120 |
70 |
0,9 |
21 |
400 |
48 |
протиток |
30 |
163 |
57/50 |
1,0 |
115 |
50 |
0,7 |
23 |
1000 |
32 |
прямоток |