3.5 Расчет коэффициента теплоотдачи при движении

теплоносителя в трубах

При вынужденном движении жидкости в трубах и по кольцевому пространству теплообменника "труба в трубе" коэффициент теплоотдачи от теплоносителя к стенке труб определяется по критериальным уравнениям. Вид уравнения для расчета критерия Нуссельта зависит от режима течения, который определяется значением критерия Рейнольдса.

Для ламинарного движения теплоносителя в трубах (Re < 2300)

(20)

где Nu - критерий Нуссельта;

W_i - скорость течения потока среды, м/с;

с_i - удельная теплоемкость потока, кДж/(кг_*К) ;

ρ_i - плотность теплоносителя рассчитанная при средней температуре порока по уравнению (14), кг/м³;

D – внутренний диаметр трубы или эквивалентный диаметр кольцевого пространства теплообменника "труба в трубе", м;

l - длина трубы, м;

λ_i - коэффициент теплопроводности, рассчитанный при средней температуре порока, Вт/(м_*К).

Удельную теплоемкость потока, с_i, кДж/(кг_*К), рассчитывают по формуле (2), коэффициент теплопроводности, λ_i, Вт/(м_*К), рассчитывают по формуле (20) при средней температуре потока, t_icp:

, (20)

где - относительная плотность нефтепродукта при 15,6 ^оС (60 ^оF) рассчитанная по формуле (4).

Диаметр и длину труб предварительно выбранного типоразмера теплообменного аппарата определяют по приложениям Г, Д, Е.

Для переходного и турбулентного движения потока среды в трубах (Re>2300)

(21)

где f₁ - коэффициент сопротивления трения, рассчитываемый по формуле:

f₁ = (l,82*lg Re - l,64) ^-2; (22)

Pr_i - критерий Прандтля теплоносителя:

, (23)

где с_i - удельная теплоемкость потока среды при средней температуре потока, кДж/(кг_*К), рассчитанная по формуле (20);

ν_i - кинематический коэффициент вязкости при средней температуре потока, м²/с, рассчитанная по формулам (18), (19);

λ_i - коэффициент теплопроводности потока при его средней температуре, Вт/(м_*К), рассчитанный по формуле (20) .

Коэффициент теплоотдачи от потока среды к стенке труб, α₁, Вт/(м²_*К), определяется по критерию Нуссельта:

(24)

При движении потока теплоносителя внутри труб D = D_втр -2_*δ_втр; при движении теплоносителя по кольцевому пространству теплообменника "труба в трубе" D = D_нтр -2_*δ_нтр- D_втр.

3.6 Расчет коэффициента теплоотдачи при движении

теплоносителя в кожухе теплообменника

Коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании пучка труб потоком теплоносителя определяют по критериальному уравнению:

Nu_п=f_{п *} Nu_о, (25)

где Nu_п - критерий Нуссельта для пучка труб;

Nu_о - критерий Нуссельта для одиночного ряда труб;

f_п - поправочный коэффициент; принимаем f_п=1,6 … 1,8.

Критерий Нуссельта для одиночного ряда труб определяют по выражению:

, (26)

где Nu_Л - критерий Нуссельта для ламинарного режима, рассчитываемый по формуле:

Nu_Л, = 0,664 _* Re₁^0,5 _* Pr₁^0,33, (27)

Nu_T - критерий Нуссельта для турбулентного режима течения:

(28)

В уравнениях (27) и (28) критерий Рейнольдса рассчитывают по уравнению:

, (29)

где W₁ – скорость потока среды в кожухе аппарата, определённая ранее по формуле (11), м/с;

ν₁ - кинематический коэффициент вязкости при средней температуре потока среды, м²_*с, рассчитанная по формулам (18), (19).

Критерий Прандтля, Pr_i, рассчитывают по выражению (23).

Коэффициент теплоотдачи при поперечном обтекании пучка труб теплоносителем, α₂, Вт/(м²_*К), определяют по критерию Нуссельта:

(30)

Все свойства теплоносителя, входящие в критериальные уравнения расчета коэффициента теплоотдачи α₂ , критерии Рейнольдса, Прандтля определяют при средней температуре потока, рассчитанной выше.