Визначення коефіцієнта теплосприйняття

Для визначення коефіцієнта теплосприйняття (теплопередачі від газів до стінки трубки теплообмінника) використовують критеріальні рівняння теплопередачі.

Коефіцієнт тепло сприйняття, /, визначається з рівняння

(5.26)

де - критерій Nu (Нуссельта). Це безрозмірна величина, що характеризує інтенсивність процесу теплообміну, що залежить як від режиму руху теплоносія, так і від характеру омивання теплообмінних поверхонь гріючим теплоносієм;

-коефіцієнт теплопровідності для гріючого теплоносія, / . Визначається за таблицями довідкової літератури залежно від температури і виду гріючого теплоносія. Для продуктів згоряння газового палива приймається за табл. 2 дод. II;

- еквівалентний діаметр змоченою теплосприймаючої поверхні трубок,які омиваються гріючим теплоносієм, м. Для теплообмінників з круглими трубками еквівалентний діаметр змоченої теплосприймаючої поверхні дорівнює зовнішньому діаметру трубок теплообмінника: = .

Для омиваних теплоносієм зовні перерізів трубок, відмінних від круглого перерізу (квадратного, прямокутного та інших перерізів), еквівалентний діаметр d_е обчислюється за формулою

(5.27)

де f - площа поперечного перерізу трубки, визначена ​​по зовнішній змоченії поверхні, ;

P - периметр зовнішньої змоченої поверхні, м.

Критерій Re (Рейнольдса) характеризує режим руху рідини і знаходиться за формулою

(5.28)

де - швидкість гріючого теплоносія, м / с;

- еквівалентний діаметр змоченої теплосприймаючої поверхні трубки, що омивається гріючим теплоносієм, м;

- коефіцієнт кінематичної в'язкості гріючого теплоносія, /с.

Критерій Nu (Нуссельта) визначається з наступних умов.

При поперечному омиванні продуктами згоряння коридорних пучків труб з кутом атаки 90 °:

при <1 ∙ 10³

(5.29)

при > 1 ∙ 10³

(5.30)

Для повітря залежності (5.29) і (5.30) спрощуються:

при <1 ∙ 10³

(5.31)

при > 1 ∙ 10³

(5.32)

При поперечному омиванні шахових пучків труб з кутом атаки 90 °:

при <1 ∙ 10³

(5.33)

при > 1 ∙ 10³

(5.34)

Для повітря залежності (5.33) і (5.34) спрощуються:

при <1 ∙ 10³

(5.35)

при > 1 ∙ 10³

(5.36)

де - критерій Re. Визначає течію гріючого теплоносія;

- критерій теплофізичних констант гріючого теплоносія, обчислений при його середній температурі;

- критерій теплофізичних констант гріючого теплоносія, розрахований при середній температурі стінки трубки;

- критерій Re. Визначає течію повітря (якщо в якості гріючого теплоносія використовується повітря).

Оскільки в критерій Pr входять лише постійні фізичні величини, що змінюються тільки від виду і температури теплоносія, то його, зазвичай визначають за таблицями довідкової літератури або відповідно до продуктів згоряння газу за табл. 2 дод. II в залежності від середньої температури гріючого теплоносія ;; для гріючого теплоносія і середньої температури нагрівного теплоносія для нагрівного теплоносія.

Критерій Pr для будь-якого виду теплоносія може бути обчислений також за формулою

(5.37)

де Re - критерій Рейнольдса;

Pe - критерій Пекле;

v - коефіцієнт кінематичної в'язкості теплоносія. Визначається за таблицями довідкової літератури залежно від температури і виду теплоносія або відповідно до продуктів згоряння газу за табл. 2 дод. II або як відношення коефіцієнта динамічної в'язкості теплоносія до його щільності при середній температурі теплоносія;

a - коефіцієнт температуропровідності. Знаходиться за таблицями довідкової літератури або відповідно до продуктів згоряння газу за табл. 2 дод. II або як відношення коефіцієнта теплопровідності теплоносія до добутку теплоємності при середній температурі теплоносія на його щільність:

Критерій Pe визначається зі співвідношення

(5.38)

де w - швидкість течії теплоносія, м / с;

- еквівалентний діаметр змоченої поверхні трубки теплообмінника.

Після визначення критерію Nu обчислюємо коефіцієнт теплосприйняття омиваючої гріючим теплоносієм стінки трубки теплообмінника за виразом (5.26).

Тепловий потік, що передається від гріючого теплоносія до стінки трубки теплообмінника, /, визначається за формулою

(5.39)

де - середньоарифметичний температурний напір, який визначається як напівсума температур гріючого теплоносія на вході і виході з теплообмінника: , ;

- середня температура стінки трубки теплообмінника,. Знаходиться методом підбору.