Тепловой и гидравлический расчет кожухотрубных теплообменников. Учебное пособие

Почтивсегда(заисключениемвариантовкипенияиконденсации)потоктеплоносителянеизотермичен.Коэффициентсопротивлениявключает в себя поправку на изменение температуры.

Приламинарномтечениивгладкихтрубахиканалахиспользуютфор-

Prw и Prf = νa – числа Прандтля, в которых значения ν и a взяты при тем-

пературах стенки и теплоносителя соответственно.

Для турбулентного и переходного режимов течения в трубах и каналах коэффициенты ξ , рассчитанные по формулам (П.3.6)–(П.3.9) и (П.3.12)–(П3.14), умножают на поправочный коэффициент Михеева

(Prw/ Prf)0,33:

В формулах (П.3.16) и (П.3.17) температура теплоносителя Tf равна среднейтемпературепотрактутеплообмена,меняющейсяотT' доT":Tf = = 0,5(T' + T").

При поперечном обтекании пучка труб потери давления на трение малы, их в расчете не учитывают.

2.Потеридавлениянапреодолениеместныхсопротивлений.Местные сопротивления возникают, когда изменяется направление движения или проходное сечение канала. Потери давления рассчитывают по формуле

91

3. Потери давления на ускорение. При изменении температуры теплоносителя меняется его плотность и, следовательно, скорость потока. Потери давления на ускорение теплоносителя

где ρ" и w" – плотность и средняя скорость теплоносителя на выходе из теплообменника; ρ' и w' – плотность и средняя скорость теплоносителя на входе в теплообменник.

Для капельных жидкостей потери ∆pу малы, их не учитывают. При движении газообразного теплоносителя потери ∆pу необходимо учесть. При нагреве газа ∆pу > 0, при его охлаждении ∆pу < 0.

Плотностиρ" иρ' рассчитываютпоуравнениюКлапейрона–Менделеева

ρ′ = p1µ ;

RuT ′′

ρ′′ = p1µ , кг/м3,

RuT ′

где p1 – давление газа, принимаемое в пределах тракта неизменным, Па; μ–молярнаямассагаза,кг/моль;Ru =8314Дж/(кмоль·К)–универсальная газовая постоянная; T' и T" – абсолютная температура газа на выходе из теплообменника и на входе в него, К.

92

Скоростьтеплоносителярассчитываютпоуравнениюнеразрывности w′ = ρG′f ;

w′′ = ρG′′f , м/с,

где G – расход теплоносителя, кг/с; f – проходное сечение трубы или канала, м2.

4. Мощность нагнетателя. Необходимая для прокачки теплоносителя через теплообменник мощность нагнетателя (насос, вентилятор)

где∆p = ∆pт + ∆pм + ∆pу –суммарныепотеридавлениятеплоносителя,Па; ρ – плотность теплоносителя, кг/м3; η – КПД нагнетателя.

При нагнетании жидкости плотность практически не меняется, при протечке газа принимают (с запасом):ρ=ρ', если газ охлаждается доT' >T"; ρ=ρ",еслигазохлаждаетсядоT' <T".

По найденному значению N по каталогам подбирают стандартный нагнетатель и по напорной характеристике G(p) проверяют возможность его применения.

93