ГЛАВА 4. РАСЧЕТ ВОДО-ВОДЯНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА
Общие сведения. Водо-водяной теплообменник — это высокотехнологичное приспособление, требующее определенного ухода, правильного запуска и соблюдения правил эксплуатации. Для обеспечения нормальной стабильной работы, а также для управления подогревателем аппарат должен быть снабжен контрольно-измерительными приборами, предохранительными устройствами и запорной арматурой. Эти приспособления и их назначение подробно описаны в проектной документации. Обслуживающий персонал обязан регулярно, не реже одного раза в год проверять исправность всех вспомогательных устройств подогревателя. Должны строго соблюдаться требования по режиму работы водо-водяного теплообменника. Категорически запрещается производить любые ремонтные и наладочные работы устройства и его компонентов во время работы теплообменника.
Промышленность выпускает множество видов такого оборудования, однако в данном примере рассматриваются водо-водяные теплообменники. Они используются чаще всего при отоплении жилых помещений, в системе подогрева воды в бассейнах, возможно их промышленное применение.
В основе работы аппаратов лежит простой принцип: вода греет воду. Система действует следующим образом: нагреваемая вода движется по межтрубному пространству, а греющая — внутри трубы.
Принципиальная схема водо-водяного теплообменника приведена на рис. 4.1.
Цель работы. Определение поверхности теплообмена заданного типа теплообменного аппарата.
Рис. 4.1. Принципиальная схема водо-водяного теплообменника
Порядок выполнения расчета. Определение среднего температурного напора. Схема дви-
жения теплоносителя оказывает огромное влияние на характер изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена, на температурный напор. В данном примере принята про-
тивоточная схема движения теплоносителей, при которой «горячий» и «холодный» теплоносители |
||
по формуле |
∆ср |
|
движутся в противоположных направлениях. |
|
|
Средний логарифмический температурный напор |
|
, , при противотоке рассчитываем |
|
∆ср = ∆∆ б |
|
|
∆ б−∆ м |
, |
|
м |
|
∆м |
||
где ∆б |
— наибольшая разность температур между теплоносителями на входе в теплообменник, ; |
|
— наименьшая разность температур между теплоносителями на выходе из теплообменника, . |
||
30
|
Тогда |
|
∆б = 1′ − 1′′. |
|
|||||||
|
|
|
|
|
м |
|
′ |
|
′′ |
; |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
||
|
Определение коэффициента |
теплопередачи через критерии подобия. В рекуперативных теп- |
|||||||||
|
|
∆t |
|
= |
|
− |
|
|
|||
лообменных аппаратах наиболее распространены цилиндрические (трубные) поверхности. |
|||||||||||
|
В случае если труба тонкостенная |
= α11 + |
λδ |
, может быть использована расчетная формула |
|||||||
для плоской стенки: |
|
+α12 |
|
2 |
|||||||
|
н/ вн |
≤ 1,5 |
|
|
|
||||||
|
α1 |
|
|
|
|
|
|
1 |
, |
|
|
где |
— коэффициент теплоотдачи «горячего» теплоносителя, Вт/(м · К); |
||||||||||
|
— коэффициент теплоотдачи «холодного» теплоносителя, Вт/(м2 · К); |
||||||||||
|
αδ2— толщина стенки трубы, мм; |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
λ — коэффициент теплопроводности трубы, Вт/(м · К). |
|
|||||||||
|
Определение коэффициента теплоотдачи. Для разного вида теплоносителей (капельные, жид- |
||||||||||
кие, газо- и парообразные) при Pr ≥ 0,6 средний коэффициент теплоотдачи при турбулентном ре- |
||||||||||||||||||||
жиме течения (Re > 104) рассчитывается по формуле |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nu = 0,021Re0,8Pr0,43 PrPrст 0,25 ε , |
|||||||||||
где |
|
— степень черноты трубы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
εЧисло |
Рейнольдса: |
|
|
|
|
|
опр |
, |
|
|
|
||||||||
где |
опр |
|
|
|
|
|
|
|
|
м/с; |
|
|
|
|
||||||
|
w — скорость движения теплоносителя,Re = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
— определяющий размер, м. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Поправка на влияние степени черноты трубы |
|
|
вводится, если отношение длины канала к его |
||||||||||||||||
диаметру |
/ |
≥ 50 |
|
ε = 1 |
|
50 > / > 5 |
|
|
|
, |
|
|
||||||||
/ |
. |
|
|
|
|
|
|
εl |
|
|
|
|
|
|||||||
|
Если |
< 50 |
, то |
|
, если |
|
|
|
|
|
, оценить степень черноты можно по формуле: |
|||||||||
где |
l — длина трубы, м. |
|
|
ε = 1 + 2 / |
|
|
|
|||||||||||||
— внутренний диаметр трубы, мм; |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
Если канал имеет сложную форму, в качестве определяющего размера принимается эквива- |
|||||||||||||||||||
лентный диаметр dэкв, который определяется по формуле |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
опр |
= экв |
= |
4π( вн+ н) |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4π( вн− н) |
|||||
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
, |
|
где |
|
— внутренний диаметр корпуса, мм; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
вн— наружный диаметр труб, мм; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
N — число труб, шт. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Параметры теплоносителя (кинематическая вязкость, плотность, удельная теплоемкость, теп- |
|||||||||||||||||||
лопроводность) выбирают при средней температуре жидкости: |
||||||||||||||||||||
|
− для «горячего» теплоносителя |
1ср = 1+2 1 |
|
|
|
|||||||||||||||
|
− «холодного» теплоносителя |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
′′ |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2ср = 2+2 2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
′′. |
|
|
|
||
31
Определение температуры поверхности стенки. Так как коэффициенты теплоотдачи на обеих сторонах теплообменной поверхности близки, то значение температуры стенки может быть опреде-
лено как среднее арифметическое средних температур «холодного» и «горячего» теплоносителей: |
||||||
|
ст |
|
1ср+2 2ср. |
|
||
Таким образом, для «горячего» |
теплоносителя: |
|
||||
|
= |
|
|
|
|
|
|
Re = |
νопр |
; |
ε ; |
||
Nu = 0,021Re0,8Pr0,43 PRPRст 0,25 |
||||||
|
α1 = Nuλн . |
|
||||
Для «холодного» теплоносителя:
α2 = Nuλвн .
Уточнение температур поверхностей стенок= :∆
ср
ст1 = 1ср −;α1;ст2 = ст1 − δλ.
Произведенные расчеты показывают, что полученные температуры tст1 и tст2 отличаются от |
|
температуры стенки tст незначительно: |
ст ≈ ст1 ≈ ст2. |
Следовательно, повторный расчет коэффициентов теплоотдачи α1, α2 и коэффициента теплопередачи K не производится.
Определение тепловой мощности теплообменного аппарата.Основное расчетное уравнение —
уравнение теплопередачи: = ∆
ср ,
где F — площадь поверхности теплообмена, м=2.2π
,
где l — длина труб, м;
n — количество труб, шт.
Определение массового расхода теплоносителей. Массовый расход теплоносителя определя- |
|
где ρ — плотность теплоносителя, кг/м3; |
= ρ, |
ется по формуле |
|
w — скорость движения теплоносителя, м/с; f — площадь проходного сечения, м2.
Определение параметров загрязненного теплообменного аппарата. В процессе эксплуатации поверхность нагрева теплообменника загрязняется. На стенках труб возможно отложение накипи, а также продуктов сгорания топлива — сажи. При этом процесс теплопередачи ухудшается. При расчете коэффициента теплопередачи загрязненного теплообменника в формулу вводятся дополнительные термические сопротивления δнак/λнак или δсажи/λсажи.
32
Загрязнения ведут к уменьшению внутреннего и увеличению наружного диаметра труб, уменьшая сечения для прохода теплоносителей и увеличивая скорость при постоянном расходе. Поэтому при определении коэффициентов теплоотдачи α1 и α2 для загрязненной поверхности этот фактор следует учитывать, вводя в расчет измененные определяющие размеры.
Пример выполнения расчета. Исходные данные. Внутри стального цилиндрического корпуса находятся изготовленные из латуни трубки, по которым протекает холодная жидкость. В межтрубном пространстве движется горячая жидкость. При этом величины линейного удлинения корпуса и трубок выравниваются. Применяется противоточная схема движения теплоносителей. Выпускаются теплообменники с длиной трубок l = 2000 мм, l = 4000 мм, для расчета принимаем l = 2000 мм. Основные конструктивные размеры одной из секций водо-водяных теплообменников представлены в табл. 4.1.
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.1 |
|
|
Основные конструктивные размеры |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Обозначение модели |
Dвн, мм |
Число трубок n, |
Dн, мм |
Dу, мм |
Н, мм |
L1 – L, мм |
|
теплообменника |
шт |
||||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
Z-02 |
50 |
4 |
57 |
40 |
200 |
136 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z-04 |
69 |
7 |
76 |
50 |
200 |
150 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z-06 |
82 |
12 |
89 |
65 |
240 |
207 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z-08 |
106 |
19 |
114 |
80 |
300 |
212 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z-10 |
158 |
37 |
168 |
100 |
400 |
361 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z-12 |
207 |
64 |
210 |
150 |
500 |
417 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z-14 |
259 |
109 |
273 |
200 |
600 |
518 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z-16 |
309 |
151 |
325 |
200 |
600 |
612 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Исходные параметры теплоносителей теплообменника приведены в табл. 4.2. Параметры труб теплообменника представлены в табл. 4.3.
Таблица 4.2
Исходные параметры теплообменника
Параметр |
Значение |
|
|
|
|
Первичный («горячий») теплоноситель |
|
|
|
|
|
Температура теплоносителя на входе в теплообменник t1′, ºС |
135 |
|
Температура теплоносителя на выходе из теплообменника t1″, ºС |
90 |
|
Вторичный («холодный») теплоноситель |
|
|
|
|
|
Скорость движения теплоносителя w2, м/с |
0,7 |
|
Температура теплоносителя на входе в теплообменник t2′, ºС |
70 |
|
|
|
Таблица 4.3 |
Параметры труб теплообменника |
|
|
|
|
|
Теплопроводность материала труб λ, Вт/м·К |
|
Значения |
|
|
|
Наружный диаметр dн, мм |
|
16 |
Внутренний диаметр dвн , мм |
|
14 |
Длина труб l, мм |
|
2000 |
|
|
|
Толщина слоя накипи δ2нак, мм |
|
0,09 |
33
|
|
|
|
|
∆б |
= 1′ |
− 1′′ |
= 135 – 90 = 45 ;; |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
Определение среднего температурного напора. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
∆м = 2′ − 2′′ = 90 – 70 = 20 . |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
∆ср |
|
= |
|
ln∆∆ б |
|
= ln2045 |
|
= 30,8 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
∆ б−∆ м |
|
45−20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Для «горячего» теплоносителя: |
200014 |
= 142,9 ε = 1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
Для «холодного» теплоносителя: |
|
|
|
|
|
|
|
м |
= 1 + |
= 1 + 2000 |
= 1,05 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
Напомним, что, когда = |
50 |
|
= 40 ε |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2·50 |
|
|
. |
|
|
|
|
|||||||
Параметры |
|
|
канал имеет сложную форму, в качестве определяющего размера при- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
= |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,013 м |
|
|
|
|
|||||||
нимается эквивалентный диаметр dэкв, определяемый по формуле |
) |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4π( вн− н) |
|
|
4·3,14(0,05 |
2 |
−4·0,016 |
2 |
|
. |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
опр |
|
экв |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
4π( вн+ н) |
|
|
4·3,14(0,05+4·0,016) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
теплоносителя (кинематическая вязкость, плотность, удельная теплоемкость, теп- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
лопроводность) выбираются при средней температуре жидкости: |
|
|
|
|
. |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1ср = 1+2 1 |
= 135+902 = 112,5 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
Для «горячего» теплоносителя: |
|
|
|
′ ′′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Для « |
Pr = 1,6; ν = 0,272 · 10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
−6 |
м |
2 |
/с; λ = 0,685 Вт/(м |
2 |
· К); ρ = 954 кг/м |
3 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2СР = 2+2 2 |
= 90+702 = 80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
||||||||||||||
|
холодного» теплоносителя: |
|
|
|
|
′ |
′′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
Pr = 2,23; ν = 0,365 · 10 |
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
. |
· К); ρ = 971,8 кг/м |
|
|
|||||||||||||||||||||
|
−6 |
2 |
/с; λ = 0,669 Вт/(м |
2 |
3 |
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Определение температуры поверхности стенки. Так как коэффициенты теплоотдачи на обе-
их сторонах теплообменной поверхности близки, то значение температуры стенки может быть определено как среднее арифметическое между средними температурами холодного и горячего теп-
лоносителей: |
|
|
|
|
СТ = |
1 |
|
2 |
|
СТ= |
|
2 |
. = 96,3 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ 2 |
|
112,5+80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Re = |
|
|
СР |
|
СР |
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
ν |
|
|
= |
0,272·10−6 = 33455,9 |
|
|
|
|
|||||||||||
Таким образом, для «горячего» |
теплоносителя: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Nu = 0,021Re |
|
Pr |
|
PrСТ |
|
|
|
ОПР |
|
0,7·0,013 |
|
· 1,6 |
; |
|
1,86 |
|
· 1,05 = 108,2 |
|||||||||
0,8 |
0,43 |
0,25 |
ε |
= 0,021 · 33455,9 |
0,8 |
. |
|
0,25 |
||||||||||||||||||
|
|
Pr |
|
Н |
|
= |
|
0,016 |
|
|
|
|
0,43 |
1,6 |
; |
|||||||||||
|
|
|
|
α1 |
= |
|
|
|
|
= 4632,3 |
м2·К |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Nuλ |
|
|
108,2·0,685 |
|
|
|
Вт |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
Re = |
|
|
ν |
|
|
= 0,365·10−6 = 24931,5 |
|
|
|
|
|||||||||||
Для «холодного» теплоносителя: |
|
ОПР |
|
0,7·0,013 |
|
|
|
; |
0,43 12,,8623 0,25 · 1 = 102,1; |
|||||||||||||||||
Nu = 0,021Re0,8Pr0,43 PrPrСТ 0,25 |
ε |
= 0,021 · 24931,50,8 · 2,23. |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
α2 |
= |
ВН |
= |
|
0,014 |
|
= 4878,9 |
м2·К |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Nuλ |
|
|
102,1·0,669 |
|
|
|
Вт |
|
|
|
|
|||||||
34
С учетом проделанных расчетов коэффициент теплопередачи составит: |
|
|
|||||||
= α11+λδ+α12 = 46321 ,3 +0105,001+48781 ,9 = 2323,6 м2·К |
|
|
|||||||
1 |
|
|
|
1 |
|
|
Вт . |
|
|
Уточнение температур поверхностей стенок. |
мВт·К; ; |
|
|
||||||
= ср = 2323,6 · 30,8 = 71566,9 |
|
|
|||||||
ст1 = 1ср − |
α1 |
= 112,5 − 715664632,3,9 = 97,1 |
|
|
|||||
ст2 = ст1 − δλ |
= 97,1 − 71566,9 0105,001 = 96,4 . |
ст1 |
и t отличаются |
||||||
Произведенные расчеты показывают, |
что полученные температуры |
||||||||
ст ≈ ст1 ≈ ст2 96,3 ≈ 97,1 ≈ 96,4 . |
ст2 |
||||||||
от температуры стенки tст незначительно: |
|
|
|
|
|
||||
Следовательно, повторный расчет коэффициентов теплоотдачи α1, α2 и коэффициента теплопередачи K не производится.
Определение тепловой мощности= 2π =теплообменного2 · 3,14 · 0,008аппарата· 2 · 4 = 0,40. м2
= ∆СР = 2323,6 · 30,8 · 0,40 = 28626,8 Вт; .
Определение массового расхода теплоносителей. |
· 4) = 0,77 кгс = 2772 кгч . |
Для «холодного1 = ρ »=теплоносителя954 · 0,7 (3,14: · 0,0252) − (3,14 · 0,0082 |
|
Для «горячего» теплоносителя: |
|
2 = ρ = 971,8 · 0,7(3,14 · 0,0072 · 4) = 0,42 кгс = 1512 кгч .
Определение параметров загрязненного теплообменного аппарата. В соответствии с услови-
ем задания накипь образована в трубках, по которым движется холодный теплоноситель. Толщина слоя накипи δ2нак = 0,09 мм. Тогда внутренний диаметр труб примет следующее значение:
dвн = 14 – 2·0,09 = 13,82 мм = 0,01382 м.
Далее производится расчет загрязненного теплообменного аппарата.
∆б = 1′ − 1′′ |
= 135 – 90 = 45 ;; |
||||
Расчет среднего температурного напора: |
|
|
|
|
|
∆м = 2′ − 2′′ = 90 – 70 = 20 . |
|||||
∆ср = |
ln∆∆ б |
|
= |
ln2045 = 30,8 |
|
|
∆ б−∆ м |
|
45−20 |
|
|
Для «холодного» теплоносителя: |
м |
|
|
|
|
2000 |
|
|
|
. |
|
Для «горячего» теплоносителя: = |
13,82 = 144,7 ε = 1 |
|
|||
= 200050 = 40 ε |
= 1 |
+ 2 = 1 + 20002·50 = 1,05. |
|||
35
Если канал имеет сложную форму, в качестве определяющего размера принимается эквива-
лентный диаметр dэкв, определяемый по формуле |
|
|
|
|
= 0,013 м |
||
опр = экв = 4π(Dвн+ Н) = |
4·3,14(0,05+4·0,016) |
||||||
4π( вн− Н) |
4·3,14(0,05 |
2 |
−4·0,016 |
2 |
) |
. |
|
2 |
2 |
|
|
|
|||
Параметры теплоносителя (кинематическая вязкость, плотность, удельная теплоемкость, теплопроводность) выбираются при средней температуре жидкости:
Для «горячего» теплоносителя:
1ср = 1′+ 1′′ = 135+90 = 112,5
Pr = 1,6; ν = 0,272 · 10−6 м22/с; λ =20,685 Вт/(м2 ;· К); ρ = 954 кг/м3.
Для «холодного» теплоносителя: |
|
|
= |
2+2 2 |
= 90+702 = 80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
2ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
||||||||||||||||||
Pr = 2,23; ν = 0,365 · 10 |
|
|
|
|
м |
′ |
|
′′ |
|
|
|
|
|
|
; |
· К ; ρ = 971,8 кг/м |
|
|
|||||||||||
−6 |
|
2 |
/с; λ = 0,669 Вт/(м |
2 |
3 |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
) |
|
|
|
|
||||||
Вычисление температуры поверхности стенки: |
.= 96,3 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
ст |
= |
|
|
|
2 |
|
|
= |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
1ср+ 2ср |
|
ст |
112,5+80 |
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
имеет слой накипи, то производится уточнение скоро- |
|||||||||||||||||
Так как внутренняя поверхность трубокPr |
|
|
|
= 1,86 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
сти движения холодного теплоносителя по формуле |
|
= 0,72 м⁄с |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
′ = ( Вн−2ΔНак)2 |
= |
(0,014−2·0,00009)2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
Вн2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,7·0,0142 |
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
||||
Таким образом, для «горячего» теплоносителя: |
= 33455,9 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
Re = |
|
|
|
ν |
|
|
|
= |
0,272·10−6 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Nu = 0,021Re0,8Pr0,43 PrPrСТ 0,25 |
|
опр |
|
|
|
0,7·0,013 |
|
|
|
|
; |
|
|
|
· 1,05 = 108,2; |
||||||||||||||
|
εl |
|
= 0,021 · 33455,90,8 |
· 1,60,43 11,86,6 0,25 |
|||||||||||||||||||||||||
|
α1 |
= н |
= |
|
|
|
|
0,016 |
|
|
|
= 4632,3 Вт⁄(м2 |
· К) |
. |
|
|
|
||||||||||||
|
|
Nuλ |
|
|
|
|
108,2·0,685 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Для «холодного» теплоносителя: |
|
′ опр |
= |
0,72·0,013 |
|
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
Re = |
|
|
|
ν |
|
|
|
0,365·10−6 |
= 25643,8 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Nu = 0,021Re0,8Pr0,43 PRPRСТ 0,25 εl |
= 0,021 · 25643,80,8 · 2,230,43 12,,8623 0,25 · 1 = 104,4; |
||||||||||||||||||||||||||||
|
α2 |
= вн |
= |
|
|
0,01382 |
|
|
|
= 5053,8 Вт⁄(м2 |
· К) |
. |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
Nuλ |
|
|
|
104,4·0,669 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
С учетом проделанных расчетов коэффициент теплопередачи составит |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
= α1 |
+δλ+1λδнак |
+α1 = |
46321 |
,3 +0105,001 +10,000092 +50531 ,8 |
= 2135,5 Вт⁄(м2 · К). |
|
|
||||||||||||||||||||||
1 |
нак |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение массового расхода теплоносителей.
Для 1«горячего= ρ =» теплоносителя954 · 0,7 (3,14: · 0,0252) − (3,14 · 0,0082 · 4) = 0,77 кг⁄с = 2772 кг⁄ч.
36
|
= ρ = 971,8 · 0,72(3,14 · 0,00691 |
· 4) = 0,42 кг⁄с = 1512 кг⁄ч |
|||||||||||
Для «холодного» теплоносителя: |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
= ∆СР ; |
|
|
; |
||||
Определение тепловой мощности теплообменного аппарата. |
|
|
|||||||||||
Определение |
|
= 2π = 2 · 3,14 · 0,008 · 2 · 4 = 0,40 м2 . |
|||||||||||
|
= ∆ |
|
= 2135,5 · 30,8 · 0,40 = 26309,4 Вт |
||||||||||
|
|
СР |
|
= 1 |
∆1 = 2∆2; |
|
; |
|
|||||
|
конечных температур на стороне «горячего» и «холодного» теплоносителей. |
||||||||||||
|
|
= 1∆1 |
∆1 |
= 1 |
= 263092772,4 |
= 9,5 . |
|
||||||
|
|
= 2 |
∆2 |
∆2 |
= 2 |
= |
263091512,4 |
= 17,4 |
|
||||
Таким образом, |
1 |
= 1 |
− ∆1 |
= 135 – 9,5 = 125,5 . |
|
||||||||
|
|
′′ |
|
′ |
+ ∆2 |
= 70 + 17,4 = 87,4 |
; |
|
|||||
|
|
2′′ |
= 2′ |
|
|
||||||||