- •1. Последовательность расчёта теплообменных аппаратов
- •2. Тепловой баланс и теплопередача в теплообменных аппаратах
- •2.1. Уравнение теплового баланса
- •2.2. Уравнение теплопередачи
- •2.3. Коэффициент теплопередачи в теплообменных аппаратах
- •3. Интенсивность теплоотдачи в теплообменных аппаратах
- •3.1. Теплоотдача при течении жидкости в гладких трубах круглого поперечного сечения
- •3.2. Теплоотдача при течении жидкости в трубах некруглого поперечного сечения и в изогнутых трубах
- •3.3. Теплоотдача при поперечном обтекании пучка гладких труб
- •3.4. Теплоотдача в теплообменных аппаратах с поперечными
- •3.5. Теплоотдача при поперечном обтекании пучков оребренных труб
- •3.6. Теплоотдача при свободном движении жидкости в большом объеме
- •3.7. Теплоотдача при свободном стекании жидкости по стенке под действием силы тяжести
- •3.8. Теплоотдача при пленочной конденсации пара
- •3.9. Тепломассообмен при конденсации пара из парогазовой смеси
- •3.10. Теплоотдача при кипении жидкостей
- •3.11. Лучистый теплообмен между газовой средой и оболочкой.
- •4. Средняя разность температур в теплообменных аппаратах
- •5. Конструктивный расчет рекуперативных теплообменных аппаратов
- •Кожухотрубные теплообменники
- •Теплообменники «труба в трубе»
- •Секционные (элементные) теплообменники
- •Оросительные теплообменники
- •Погружные теплообменники
- •6. Гидравлическое сопротивление каналов поверхностей теплообмена
- •6.1. Круглые трубы
- •6.2. Продольно омываемые пучки труб
- •6.3. Кольцевые каналы
- •6.4. Прямоугольные каналы
- •6.5. Криволинейные каналы
- •6.6. Каналы с устройствами для закрутки потока
- •6.7. Спиральные каналы
- •6.8. Пластины с гофрами
- •6.9. Поперечно – обтекаемые пучки труб
- •6.10. Пучки оребренных труб
- •6.11. Матричные поверхности
- •6.12. Начальные участки каналов
- •6.13. Местные сопротивления
- •7. Гидравлическое сопротивление теплообменных аппаратов
- •7.1. Гидромеханический расчет теплообменников
6. Гидравлическое сопротивление каналов поверхностей теплообмена
Движение теплоносителей в теплообменных аппаратах происходит в условиях неизотермичности, т. е. с переменными физическими свойствами теплоносителей. Как показано в теории подобия, в выражение, определяющее гидравлическое сопротивление в условиях неизотермичности, входят три безразмерных комплекса: первым определяется коэффициент сопротивления при изотермическом движении, вторым – влияние изменения вязкости в пристенном пограничном слое теплоносителя и третьим – влияние свободного движения (турбулизация потока). К этому результату приходят, если сопротивление подсчитывается так же, как и при изотермическом движении, и по тем же самым формулам. Влияние же изменения температуры при этом учитывается лишь тем, что все расчетные величины – скорость, плотность и вязкость – относят к средней температуре теплоносителя. Коэффициент сопротивления в этом случае является функцией не только критерия Рейнольдса, но также критериев Грасгофа и Прандтля, определяющих тепловое подобие.
Следовательно, при гидромеханическом расчете теплообменных аппаратов всегда необходимо знать коэффициенты сопротивления при изотермическом движении. Кроме того, моделью изотермического движения можно воспользоваться в тех случаях, когда температурное поле теплоносителя практически изменяется незначительно, например, при сравнительно небольших тепловых нагрузках и малых подогревах теплоносителя.
При изотермическом движении коэффициент гидравлического трения зависит от числа Re и от некоторой безразмерной величины, характеризующей пограничную геометрию потока. Под пограничной геометрией следует понимать не только форму поперечного сечения и его характерный линейный размер (например dr), но и геометрические характеристики поверхности канала - высота выступов шероховатости, их форма, взаимное расположение на поверхности и т. д. В качестве геометрической характеристики естественной (технической) шероховатости принимается некоторая величина Δз – эквивалентная шероховатость. В настоящее время существует несколько способов установления соответствия между реальными геометрическими характеристиками поверхности и величиной Δз. В частности, такое соответствие дается в табл. 3 (по И. Е. Идельчику). Следует иметь в виду, что пользование разными рекомендациями дает несколько различающиеся результаты.
Таблица 11
Характеристика поверхности труби каналов |
Δэ , мм |
1. Цельнотянутые трубы |
|
1. Технически гладкие из цветных металлов |
0,0015 – 0,0010 |
2. Новые стальные |
0,02 – 0,100 |
3. Стальные очищенные после многих лет эксплуатации |
до 0,40 |
2. Цельносварные стальные трубы |
|
4. Новые и чистые |
0,03 – 0,100 |
5. С незначительной коррозией после очистки |
0,10 – 0,20 |
6. Умерено заржавевшие |
0,30 - ,070 |
7. Старые заржавевшие |
0,8 – 0,15 |
8. Сильно заржавевшие с большими отложениями |
2,0 – 4,0 |