Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Расчет теплообменников.doc
Скачиваний:
594
Добавлен:
10.06.2015
Размер:
3.62 Mб
Скачать

2.1.1. Определение коэффициента теплоотдачи для сред, не меняющих агрегатное состояние

При течении по трубам сред, не меняющих агрегатное состояние, коэффициент теплоотдачи , Вт/(м2∙К), определяется следующими уравнениями.

Таблица 2.2. Тепловая проводимость загрязнений стенок [6]

№ п/п

Среда

, Вт/(м2∙К)

1

Вода:

загрязнённая

среднего качества

хорошего качества

дистиллированная

1400-1860

1860-5800

2900-5800

11600

2

Воздух

2800

3

Нефтепродукты, масла, пары хладонов

2900

4

Органические жидкости, рассолы, жидкие хладоны

5800

5

Водяной пар

5800

6

Пары органических жидкостей

11600

  1. Для развитого турбулентного течения при и[1]

, (2.12)

где Nu – число Нуссельта; Re - число Рейнольдса, ;Pr  число Прандтля, ;  число Прандтля, рассчитанное при температуре стенки; w  скорость теплоносителя, м/с;  коэффициент кинематической вязкости среды теплоносителя, м2/с; а и  - коэффициенты температуропроводности, м2/с, и теплопроводности, Вт/(мК). теплоносителя; - эквивалентный диаметр канала, м. При течении по трубамравен внутреннему диаметру трубы. В общем случае:

,

где f  площадь поперечного сечения потока, м2; - полный смоченный периметр поперечного сечения потока, м.

поправка, учитывающая влияние относительной длины на теплоотдачу:

при ,;

при ,;

l  длина трубы, .

2. Для переходного режима приближенное значение коэффициента теплоотдачи определяется по уравнению [3]

. (2.13)

Или может быть использовано уравнение (2.12) с введением поправки из табл. 2.3.

Таблица 2.3. Значения поправочного коэффициента  для переходного

режима

Re

2200

2300

2500

3000

3500

4000

5000

6000

9000

10000

0,22

0,35

0,45

0,59

0,7

0,76

0,86

0,91

0,99

1,0

3. Для ламинарного режима течения теплоносителя коэффициент теплоотдачи рассчитывается по уравнениям [3]

, (2.14)

, (2.15)

, (2.16)

, (2.17)

, (2.18)

. (2.19)

В формулах (2.14) – (2.19):

n = 0,11  в процессах нагрева; n = 0,25  в процессах охлаждения; Pe  число Пекле, ;  коэффициент динамической вязкости теплоносителя, Пас; ст  коэффициент динамической вязкости при температуре стенки, Пас; Gr  число Грасгоффа, ;g = 9,81 – ускорение свободного падения, м/с2;   коэффициент объёмного расширения теплоносителя, 1/К;  разность температур стенки и теплоносителя, С.

Выбор той или иной формулы осуществляется в соответствии с режимными показателями и ограничениями, указанными в табл. 2.4. При движении теплоносителя в межтрубном пространстве кожухотрубчатых теплообменников с сегментными перегородками коэффициент теплоотдачи определяется [6]:

  • при

; (2.20)

  • при

. (2.21)

В уравнениях (2.20) и (2.21) за определяющий размер принят наружный диаметр труб. Скорость теплоносителя находится для наименьшего сечения межтрубного пространства.

Таблица 2.4 Указатель формул для расчёта коэффициентов теплоотдачи

в прямых трубах и каналах при [1]

№, п/п

Значение

Расположение поверхности теплообмена

Пределы применения

Номер формулы

1

Горизонтальное

;

;

;

2.15

2

Горизонтальное

2.16

3

Горизонтальное

2.17

4

Любое

;

2.14

5

Вертикальное, при совпадении направлений свободной и вынужденной конвекции

;

;

2.18

6

Вертикальное, при несовпадении направлений свободной и вынужденной конвекции

EMBED Equation.3

2.19

Коэффициенты теплоотдачи в межтрубном пространстве теплообменников с оребренными трубами вычисляются по следующим зависимостям [7]

при :

(2.22)

(2.23)

при :

(2.24)

, (2.25)

где ,

c  удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/(кгК); D  внутренний диаметр кожуха, м; B  шаг перегородки, м.

Для расчета теплоотдачи в межтрубном пространстве гладкотрубных аппаратов без поперечных перегородок можно использовать уравнение [7] (2.12) - (2.19), если умножить полученное из расчета значение  на поправочный коэффициент , равный

, (2.26)

где , - продольный и поперечный шаги труб, м; наружный диаметр труб, м.

В качестве геометрического размера в уравнениях (2.12) – (2.19) используется эквивалентный диаметр межтрубного пространства.

При течении среды в кольцевом канале между гладкими трубками коэффициент теплоотдачи находится по уравнению [7]

, (2.27)

где , м;  наружный диаметр внутренней трубы, м; D  внутренний диаметр наружной трубы, м.

При поперечном обтекании пучка гладких труб газов  находится по следующим уравнениям [1]:

  • для коридорных и шахматных пучков при

; (2.28)

  • для коридорных пучков при

(2.29)

  • для шахматных пучков при

, (2.30)

где - коэффициент, учитывающий влияние угла атаки (табл. 2.5).

Определяющий линейный размер в уравнениях (2.28) - (2.30) – наружный диаметр трубы.

Таблица 2.5. Значение коэффициентов

90

80

70

60

50

40

30

20

10

1

1

0,98

0,94

0,88

0,78

0,67

0,52

0,42

Коэффициент теплоотдачи при обтекании пучка труб с поперечными ребрами находится по уравнению [5]

; (2.31)

где c и n  коэффициенты:

  • для коридорных пучков

  • для шахматных пучков ;

наружный диаметр несущей трубы, м; h  высота ребра, , м;D  диаметр ребер, м; t  определяющий линейный размер: шаг между ребрами, м.

При течении теплоносителя в каналах, образованных гофрированными пластинами в пластинчатых теплообменниках, определяют по следующим уравнениям [6]:

  • при ;

, (2.32)

где A, b - коэффициенты, зависящие от типа пластин (табл. 2.6);

Таблица 2.6. Значение констант в уравнении (2.32) [6]

Тип пластины

A

B

Re

Pr

0,2К

0,086

0,73

100  30000

0,7 – 20

0,3

0,1

0,73

100  30000

0,7  50

0,5Е

0,135

0,73

50  30000

0,7 – 80

0,5Г

0,165

0,65

200  50000

0,7  50

  • для ламинарного режима

, (2.33)

где B  коэффициент, приведенный в табл. 2.7.

Таблица 2.7. Значение коэффициента В в уравнении (2.33)

Тип пластины

B

Re

Pr

0,2К

0,5

100

20

0,3

0,6

100

50

0,5Е

0,63

50

80

0,5Г

0,46

200

50

В вышеуказанных уравнениях физико-химические параметры теплоносителей определяются при температуре .