Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі від гарячої води до внутрішньої поверхні труби

Визначаємо режим руху води в трубах калорифера. Для чого розрахуємо число Рейнольдса

де w₁ – швидкість руху води усередині труб калорифера, м/с;

d_вн – внутрішній діаметр труби, м

₁ – кінематична в'язкість води, м²/с.

При t₁ = 100 ^оС ₁ = 0,29510^-6 м²/с (по табл.20 додатку).

Підставляючи чисельні значення, одержимо:

Re_кр = 2300  Re₁ = 6712  Re = 110⁴, то має місце перехідний режим руху води.

Для розрахунку коефіцієнта тепловіддачі в області перехідного режиму руху при змушеній конвекції використовуємо рівняння:

Поправка _т на неповну турбулізацію потоку визначаємо за графіком рис.7.1 (_т = 0,94).

При t₁ = 100^оС, ₁ = 68,3  10^-2 Вт/(мК), Pr_р1 = 1,75.

При t_с = 80^оС, Pr_с1 = 2,21.

Тоді,

Коефіцієнт тепловіддачі від гарячої води до стінки труби

Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі від ребристої поверхні до повітря

Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі до повітря від поверхні вільної від ребер проводимо за рівнянням

де для коридорних пучків із квадратними ребрами с=0,096; m₂=0,72; h = 16мм - висота ребра.

Число Рейнольдса при русі повітря,

що відповідає перехідному режиму руху.

При t_п = 50 ^оС, ₂ = 18,6  10^-6 м²/с, ₂ = 2,74  10^-2 Вт/(мК).

При перехідному режимі руху,

Коефіцієнт тепловіддачі ₂ від гріючої води до стінки труби

Приведений коефіцієнт тепловіддачі, що враховує нерівномірність теплообміну по поверхні ребра визначається за рівнянням

де - поверхня ребер на 1 м довжини труби;

n_p – число ребер;

а_р і b_р – ширина і висота ребра відповідно, м.

Поверхня 1,01 м довжини труби, вільна від ребер, знайдеться так:

F_п =   d_з (1,01 –n_р) = 3,14  0,024  (1,01 -185  0,0005) = 6,91  10^-2 м²/м.

Повна зовнішня ребриста поверхня однієї труби дорівнює

F_р.с. =F_р + F_п = 0,476 + 0,0691 = 0,545 м²/м.

Поправочний коефіцієнт визначимо по співвідношенню:

,

де

Для визначення коефіцієнта  за графіком рис. 7.3, необхідно знайти значення добутку:

Цьому значенню відповідає за графіком величина коефіцієнта  = 1,13.

Тоді поправочний коефіцієнт,

Підставивши знайдені величини у формулу для розрахунку _2пр, знайдемо,

Коефіцієнт ребристості,

де F_c =   d_вн  l = 3,14  0,022  1 = 6,9810^-2 м²;

l = 1 м – довжина активної ділянки труби, м.

Розрахунок коефіцієнта теплопередачі

Для розрахунку коефіцієнта теплопередачі скористаємося співвідношенням

Теплова продуктивність однієї секції калорифера

Розраховується за рівнянням,

Q_с = к_р.с.  (t₁ -t_в)  F_р.п.с.,

де F_р.п.с. – повна ребриста поверхня однієї секції калорифера,

F_р.п.с. = n  F_р.с. = 27  0,545 = 14,7 м² (тут, n - число труб в одній секції калорифера).

Тоді, Q_с = 30,3  14,7  (100 - 50) = 22,3 кВт.

Число встановлюваних секцій

10.3. Задачі для самостійного розв’язання

Задача №1. Вирішити задачі 1,2,3 для варіанту N.

Задача №2. Виконати тепловий і конструктивний розрахунок кожухотрубчатого теплообмінника для нагрівання води димовими газами. Для розрахунку прийняти такі вихідні дані:V_н=1000N м³/год., температури газів t_г^п=(600+5N)^оС, t_г^к=(400-10N)^оС; температури води t_в^п=(5+N)^оС, t_в^к=(80+3N)^оС; схема руху теплоносіїв – протитечія, товщина накипу _н=0,1N мм, _н=1,2 Вт/(мК); інші конструктивні дані взяти із задачі № 4.

Задача №3. Виконати тепловий і конструктивний розрахунок калорифера, якщо в якості теплоносія використовується пара з тиском р=(0,15+0,05N) МПа, а повітря нагрівається від t₁^п =(10+2N)^оС до t₂^п =(120+3N)^оС, з витратою G_п = (2+0,5N) кг/с і швидкістю повітря w_п = (7+0,5N) м/с; інші конструктивні дані взяти із задачі № 5.