Потери теплоты в окружающую среду неизолированным теплообменным аппаратом

1. Для пароводяного подогревателя коэффициент теплоотдачи от конденсата к внутренней поверхности корпуса определяют по формуле, Вт/м²·К

α_в = 0,728 A₂ / {D_вн(t_н - t_ст)}^1/4, (25)

где D_m – внутренний диаметр корпуса теплообменного аппарата, м;

t_н – температура конденсата, равная температуре насыщения, определяется по давлению пара из табл.4, °С;

t_ст = 0,5 (t_н - t_в) – средняя температура корпуса теплообменного аппарата, °С;

t_в – температура наружного воздуха, °С;

A₂ – температурный множитель, определяемый по табл. 3.8.

Таблица 6

Значения температурного множителя A₂

tн, °C	100	120	130	140	150	160	170	180
А2	12200	12700	12800	12900	13000	13000	13000	13000

2. Определяют для водоводяного теплообменного аппарата коэффициент теплоотдачи от воды к внутренней поверхности корпуса α_в.

При решении критериального уравнения физические параметры воды выбирают из табл. 4 по определяющей температуре, равной средней температуре греющего теплоносителя. Определяющим размером является эквивалентный диаметр.

Предварительно определяют температуру стенки

t_ст = 0,5 (t_1ср - t_в). (26)

3. Коэффициент теплоотдачи от неизолированного теплообменного аппарата к воздуху α_н, Вт/м·К,

α_н = Nu · λ_в / D_н, (27)

где D_н – наружный диаметр корпуса теплообменника, м;

λ_в – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/м·К, выбирают из табл. 7.

Критерий Нуссельта рассчитывают с учетом режима движения воздуха для горизонтально расположенного теплообменника:

при 10^-3 ≤ GrPr ≤ 10³ Nu = 1,18 GrPr^0,125,

при10³ ≤ GrPr ≤ 10⁸ Nu = 0,5 GrPr^0,25.

Критерий Грасгофа вычисляют по формуле

, (28)

где g – ускорение свободного падения, м/с²;

β = 1/Т_опр = 1/(t_в + 273) – температурный коэффициент объемного расширения, К^-1;

∆t = (t_ст2 - t_в) – разность температур наружной поверхности корпуса подогревателя и воздуха, °С,

v – коэффициент кинематической вязкости воздуха, м²/с, принять из табл. 7.

В первом приближении температуру наружной стенки аппарата можно принять, °С

t_ст2 = t_ст – (1 ÷ 3); (29)

Таблица 7

Физические свойства сухого воздуха при р_н -101,3 кПа

t, °C	1	12	14	16	18	20	22	24	26	28	30
λ·102, Вт/м·К	2,51	2,526	2,542	2,558	2,574	2,90	2,606	2,622	2,638	2,654	2,670
v·106, м2/с	14,16	14,34	14,52	14,70	14,88	15,06	15,25	15,44	15,62	15,82	16,00
Pr·103	705	704,6	704,2	703,8	703,4	703,0	702,6	702,2	701,8	701,4	701,0

4. Линейный коэффициент теплопередачи от греющего теплоносителя к воздуху

k_l1 = [1/α_в D_вн + ln (D_н/D_вн)/2λ_ст + 1/α_н D_н]^-1, (30)

где λ_ст – коэффициент теплопроводности корпуса теплообменного аппарата, выполненного из стали (λ_ст – 50 Вт/м·К).

5. Линейная плотность потока тепла, передаваемая от греющего теплоносителя к воздуху через стенку корпуса теплообменника, Вт/м

q_l1 = k_l1 π ∆t, (31)

где ∆t – разность температур греющего теплоносителя внутри теплообменного аппарата и наружного воздуха, °С.

6. Уточняются температуры поверхностей стенок корпуса подогревателя по формулам, °С:

• на внутренней поверхности

t_ст1 = t_1ст - q_l1 / πα_в D_вн, (32)

• на наружной поверхности

t_ст2 = t_в - q_l1 / πα_в D_н, (33)

Полученные значения сравниваются с ранее принятыми. Если погрешность превышает 5%, то расчет следует повторить, используя уточненные температуры.