Тепловіддача в пластинчастих теплообмінниках

За отриманою розрахунковою поверхнею F доцільно обрати нормалізований розбірний апарат, користуючись даними ГОСТ 15518 (тип I або II, або III) для вибору площі пластини та їх кількості.

Швидкість рідини в каналах і число Re знаходять за фор­му­лами:

   (2.38)

   (2.39)

де G – продуктивність апарата за рідиною, кг/с;

ρ – густина рідини, кг/м³;

N, s – відповідно кількість пластин і площа поперечного пе­ре­тину каналу, м², що утворюється пластинами (ГОСТ 15518);

w – швидкість рідини в каналах, м/с;

d_е – еквівалентний діаметр каналу (ГОСТ 15518), м;

μ – коефіцієнт динамічної в’язкості рідини, Па·с.

Коефіцієнт тепловіддачі від пластини до рідини можна ви­зна­чити за рівняннями:

а) турбулентний рух:

,    (2.40)

де а, b коефіцієнти визначають відповідно до табл. 2.4;

Таблиця 2.4 – Значення коефіцієнтів а, b залежно від типу пластин при турбулентному русі

Тип пластини (площа)	а	b	Межі застосування
0,2K	0,086	0,73	Re = 100...30 000, Pr = 0,7…20
0,3 м2	0,1	0,73	Re = 100...30 000, Pr = 0,7…50
0,5E	0,135	0,73	Re = 50...30 000, Pr = 0,7…80
0,5Г	0,165	0,65	Re = 200...50 000, Pr = 0,7…50

б) ламінарний рух:

   (2.41)

де a коефіцієнт, що визначають, користуючись даними, наве­де­ними в табл. 2.5;

Таблиця 2.5 – Значення коефіцієнта а залежно від типу пластин при ламінарному русі

Тип (площа) пластини	а	Re, не більше	Pr, не менше
0,2 K	0,5	100	20
0,3 м2	0,6	100	50
0,5 E	0,63	50	80
0,5 Г	0,46	200	50

в) коефіцієнт тепловіддачі при конденсації пари на гофро­ва­ній поверхні пластин при град. розраховують за формулою (2.32), в якій за визначальний розмір висоти стінки приймають приведену довжину каналу L (ГОСТ 15518).

При град. використовують формулу:

   (2.42)

де а – коефіцієнт, що залежить від типу пластин, вибирають від­повідно до табл. 2.6;

де F – повна поверхня теплообміну, м²;

D – витрата пари, кг/с.

Таблиця 2.6 – Значення коефіцієнта а при конденсації пари залежно від типу пластини

Тип (площа) пластини	а
0,2 К	338
0,3 м2	322
0,5 Е	240
0,5 Г	376

Для пластин типу 0,5 Г формула (2.42) буде виглядати:

При ºС фізичні властивості конденсату можна ви­значати за температурою конденсації.

Правильність прийнятого допущення щодо Δt слід пере­ві­рити за формулою:

   (2.43)

де

Наприклад, при визначенні α₁ приймається, що град. У цьому разі перевірка буде виконуватись, якщо град.

Якщо перевірка виконується, то наприкінці визначається по­трібна поверхня теплопередачі за формулою (1.9), яка спів­став­ляється з площею теплопередачі обраного апарата.

Гідравлічний опір апарата визначається за формулою:

       (2.44)

де х – кількість пакетів для даного теплоносія;

– при ламінарному русі; при тур­бу­лентному русі;

L – приведена довжина каналу, м;

d_e – еквівалентний діаметр каналу, м, (ГОСТ 15518);

w_ш – швидкість рідини на вході і на виході (у штуцерах), м/с, (ГОСТ 15518).

Коефіцієнти а₁ і а₂ залежать від типу пластин (табл. 2.7).

Таблиця 2.7 – Значення коефіцієнтів а₁ та а₂

Коефіцієнт	Тип (площа) пластини
	0,2 К	(0,3 м2)	0,5 Е	0,5 М	0,5 Г
а1	200	425	485	324	210
а2	17	19,3	22,4	15,0	4,0

Для визначення швидкості в штуцерах у ГОСТ 15518 наво­дяться діаметри умовних проходів штуцерів.

Загальна кількість пластин теплообмінника визначається з рівняння витрати рідин крізь канал у пластині 15:

       (2.45)

де М – витрата, м³/с (можливе позначення літерою G);

 – переріз каналу, по якому рухається продукт, м²;

w – швидкість продукту в каналі, м/с.

Приклад розрахунку пластинчастого теплообмінника наве­де­но в додатку Д.