Розрахунок коефіцієнта теплопередачі

Для проведення подальших розрахунків визначаємо при­бли­зну температуру стінки t_ст та температуру плівки конденсату t_{плів.конд}.

Приймаємо середню температуру стінки:

ºС,

ºС.

Визначаємо середню логарифмічну різницю температур теп­ло­носіїв. Розрахунок проводимо для протитечії:

ºС,

ºС.

Оскільки то

ºС.

Для визначення коефіцієнта тепловіддачі α₁ від пари до го­ри­зонтальної труби при конденсації пари використовуємо крите­рі­альне рівняння академіка Міхєєва:

де К_к – критерій конденсації:

де – критерій Галілея;

– критерій Прандтля;

– критерій Кутателадзе;

де d_зовн – характерний лінійний розмір – зовнішній діаметр, м;

g – прискорення вільного падіння, g = 9,81 м/с²;

v – коефіцієнт кінематичної в’язкості конденсату, м/с²;

с_р – теплоємність конденсату, кДж/(кг·К);

λ – коефіцієнт теплопровідності конденсату, Вт/(кг·К);

r – прихована теплота пароутворювання (конденсації), кДж/кг;

Δt_п.к – перепад температур на плівці конденсату:

ºС.

Значення фізичних констант конденсату при температурі плів­ки конденсату ºС [25, с. 273, табл. 4]:

м²/с;

кДж/(кг·К);

Вт/(м·К);

Па·с;

кДж/кг при МПа [25, с. 293, табл. 38].

Тоді

при ºС [25, с. 273, табл. 4],

при ºС [25, с. 273, табл. 4].

Відповідно значення критеріїв становитиме

Визначаємо величину коефіцієнта тепловіддачі α₁ :

Вт/(м²·К).

Визначаємо коефіцієнт тепловіддачі від стінки до рідини α₂. Вибір критеріального рівняння залежить від характеру руху рі­дини. Оскільки то:

де – критерій Прандтля для води при ºС.

Визначаємо величину коефіцієнта тепловіддачі α₂:

Вт/(м²·К).

Визначаємо коефіцієнт теплопередачі К:

де δ_ст – товщина стінки, м, δ_ст = 0,002 м;

λ_ст – коефіцієнт теплопровідності латунних трубок, Вт/(м²·К) [25, с. 290, табл. 36].

Визначаємо поверхню теплообміну теплообмінника за фор­мулою:

 м².

Визначаємо питомий тепловий потік:

Вт/м².

Знаючи питомий тепловий потік, визначаємо температури на поверхнях труби:

ºС,

ºС.

Визначаємо середню температуру стінки:

ºС.

Отримане значення середньої температури стінок відріз­ня­єть­ся від прийнятого на:

 ºС, що перевищує допустиму різни­цю в 2…3 ºС.

Повторимо перерахунок, прийнявши °С.

Тоді:

• температура плівки конденсату буде дорівнювати:

°С;

• температурний напір:

°С.

Значення фізичних констант конденсату при температурі плів­ки конденсату °С [25, с. 273, табл. 4]:

м²/с,

кДж/(кг·К),

Вт/(м·К),

кДж/кг при МПа [25, с. 293, табл. 38].

Тоді:

Pr = 1,69 при ºC [25, с. 273, табл. 4];

Pr_ст = 1,93 при ºC [25, с. 273, табл. 4];

Визначаємо величину коефіцієнта тепловіддачі α₁:

Вт/(м²·К).

Визначаємо значення критерія Нусельта Nu₂:

Визначаємо величину коефіцієнта тепловіддачі α₂:

Вт/(м²·К).

Визначаємо коефіцієнт теплопередачі:

Вт/(м²·К).

Визначаємо поверхню теплообміну теплообмінника за фор­мулою:

м².

Визначаємо питомий тепловий потік:

Вт/м².

Знаючи питомий тепловий потік, визначаємо температури на поверхнях труби:

ºС,

ºС.

Визначаємо середню температуру стінки:

ºС.

Отримане значення середньої температури стінки відріз­ня­єть­ся від прийнятого на:  ºС, що не пе­ре­вищує допустиму різницю в 2…3 ºС, тому розрахунок на цьому етапі можна вважати виконаним правильно.