4. Вычисление коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха.

Коэффициенты теплоотдачи со стороны воздуха обычно намного меньше, чем со стороны воды. Поэтому для выравнивания условий теплоотдачи со стороны обоих теплоносителей часто применяется оребрение поверхности со стороны воздуха, что позволяет в несколько раз увеличить поверхность теплообмена. В этом случае расчет целесообразно начать с выбора параметров оребрения - высоты ребер h и шага между ребрами (поперек потока воздуха) b. Для труб с хорошо развитым оребрением расположение труб в пучке (шахматное или коридорное) не имеет столь существенного значения, как для гладких труб. При сплошном оребрении проще в изготовлении коридорные пучки с одинаковыми шагами поперек потока воздуха S₁ и по ходу воздуха S₂. Это эквивалентно применению квадратных ребер с высотой ребра h=S₁/2, м. Расстояние между ребрами (шаг ребер) рекомендуется выбирать в пределах b=(0.25...0.5)d_H. Степень оребрения поверхности (т.е. отношение оребренной поверхности к гладкой) при этом может быть найдена из выражения

ε_p=1+[(d_н+2h)²-d_H²]/2bd_H (9)

4.1 Выбирается тип пучка: коридорный или шахматный.

Предварительно задаются шагами между трубками (ориентировочно S₁=S₂=(1.5...2.5)d_н), высотой h и шагом оребрения b. Вычисляется степень оребрения ε_p по формуле (9).

4.2 Находится определяющая (средняя) температура воздуха

t_B=(t_B’+t_B”)/2,°C (10)

3. По определяющей температуре воздуха t_B по табл.2 выбираются теплофизические свойства: плотность р_в, кг/м³; λ_в - коэффициент теплопроводности; v_B - коэффициент кинематической вязкости.

4. Выбирается скорость движения воздуха (обычно 8... 16 м/с).

5. Вычисляется критерий Рейнольдса

Re_в.d =w_Bd_H/v_B (11)

и определяется режим движения воздуха.

6. Выбирается критериальное уравнение для расчета теплоотдачи при поперечном обтекании пучка оребренных труб (по табл. 4).

7. Вычисляется поправка є_s, которая учитывает плотность пучка. Она определяется по выражению

є_s = (S₂/d_H)^-0.15- для коридорного пучка; (12)

є_s = 1.12, при S₁/S₂ >2 - для шахматного пучка (13)

5. Вычисление коэффициента теплопередачи.

Приступая к вычислению коэффициента теплопередачи в теплообменнике, необходимо, прежде всего, выбрать материал трубок (табл. 3) и для него найти коэффициент теплопроводности материала стенки λc, Вт/м.град. Затем

необходимо определить толщину стенок δ = (d_H-d_B)/2, м. Предварительно необходимо также оценить КПД ребра из приближенного соотношения

η_p = 1-0.05ε_p (14)

Коэффициент теплопередачи оребренных труб с достаточной точностью может быть найден по более простой и наглядной формуле для плоской ребристой стенки:

k = [1/α_ж + δ_с /λ + 1/α_вε_pη_p] ^-1 ,Вт/м (15)

Согласно этому выражению, коэффициент теплопередачи приближается к эффективному значению коэффициента теплоотдачи ребристой стенки α_эф = α_вε_pη_p, оставаясь меньше его.

6. Определение температурного напора.

Вычисление среднеинтегрального (среднелогарифмического) температурного напора в охладителе целесообразно предварительно осуществить для схемы противотока и лишь затем внести в него поправку ε₁ < 1 на отклонение реальной

схемы движения от противотока. При этом рекомендуется вначале изобразить для наглядности схему противотока с указанием на ней фактических значений температур. Из схемы несложно убедиться, что максимальный температурный напор t_м имеет место на горячем конце теплообменника и равен t_B’ –t_ж", а наименьший температурный напор t_M - на холодном его конце, где он равен

t_B” –t_ж’.

Для противотока и прямотока среднелогарифмический температурный напор определяется по выражению

t_cp=(t_б-t_M)/ln(t_б/t_M) (16)

С учетом поправки ε_t = 0.9...0.94 на смешанный ток

t’_ср=t_срε_t (17)