1.8.2. Розрахунок теплообміну ззовні трубок

Для розрахунку процесу теплообміну від зовнішньої поверхні стінки труби до холодного теплоносія визначаємо режим руху теплоносія:

(16)

.

де – коефіцієнт кінематичної в’язкості холодного теплоносія при середній температурі,;

d_екв – еквівалентний діаметр,м.

(17)

де Р – змочений периметр,м.

(18)

Так, як Re>2300, то режим руху холодного теплоносія турбулентний, тому число Нусельта визначається за формулою:

(19)

де Pr_p2 – число Прандля холодного теплоносія при середній температурі;

Pr_ст2 – число Прандля холодного теплоносія при температурі стінки,[1, табл.2.2,ст.97];

Приймаємо температуру зовнішньої поверхні стінки труби, для першого наближення:.

При температурі поверхні стінки визначаємо число Прандля холодного теплоносія:

(20)

де S – крок між трубної решітки,м.

Тоді,

Коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні трубки до холодного теплоносія буде рівним:

(21)

де 𝜆_р2 – коефіцієнт теплопровідності холодного теплоносія при середній температурі, .

1.8.3.Розрахунок коефіцієнта теплопередачі

Для першого наближення будемо мати:

, (22)

де 𝜆_mp – коефіцієнт теплопровідності матеріалу трубки при температурі стінки труби, .

Приймаємо в якості матеріалу трубки – вуглецева сталь

Для даного сплаву .

Тоді отримаємо:

.

1.8.4. Розрахунок температури стінок трубок

Температура внутрішньої поверхні стінки трубки буде рівна :

(23)

Де – термічний опір внутрішньої поверхні стінки трубки,;

- загальний термічний опір теплопередачі , .

(24)

(25)

Тоді,

Температура зовнішньої поверхні стінки труби буде рівна :

(26)

де - теомічний опір зовнішньої поверхні стінки трубки ,.

(27)

Тоді,

Порівняємо отримані значення температур стінок з прийнятими :

Оскільки перше наближення температури стінки трубки відрізняється більш ніж на 1 %, то необхідно перезадати температури внутрішньої та зовнішньої поверхонь стінки трубки і провести розрахунок з п. 1.8

1.9. Розрахунок процесу теплообміну в теплообмінному апараті( друге наближення )

Для другого наближення приймаємо:

При температурі поверхні стінки визначаємо число Прандля гарячого теплоносія:

=74,33.

Для другого наближення число Нусельта за формулою (14):

Коефіцієнт тепловіддачі від гарячого до внутрішньої поверхні труби (15):

При температурі поверхні стінки визначаємо число Прандля холодного теплоносія:

Тоді, за формулою (19):

Коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні трубки до холодного теплоносія за формулою (21) буде рівним:

Приймаємо в якості матеріалу трубки – вуглецева сталь.

Для даного сплаву .

Тоді за формулою (22) отримаємо:

.

Температура внутрішньої поверхні стінки трубки за формулою (23) буде рівна :

Температура зовнішньої поверхні стінки труби буде за формулою (26) рівна :

Порівняємо отримані значення температур стінок з прийнятими :

Умова підтверджується.

Умова не підтверджується.

1.10. Розрахунок процесу теплообміну в теплообмінному апараті( третє наближення )

Для третього наближення приймаємо:

При температурі поверхні стінки визначаємо число Прандля гарячого теплоносія:

=73,9241.

Для третього наближення число Нусельта за формулою (14):

Коефіцієнт тепловіддачі від гарячого до внутрішньої поверхні труби (15):

При температурі поверхні стінки визначаємо число Прандля холодного теплоносія:

Тоді, за формулою (19):

Коефіцієнт тепловіддачі від зовнішньої поверхні трубки до холодного теплоносія за формулою (21) буде рівним:

Приймаємо в якості матеріалу трубки – вуглецева сталь.

Для даного сплаву .

Тоді за формулою (22) отримаємо:

.

Температура внутрішньої поверхні стінки трубки за формулою (23) буде рівна :

Температура зовнішньої поверхні стінки труби буде за формулою (26) рівна :

Порівняємо отримані значення температур стінок з прийнятими :

Умова підтверджується.

Умова підтверджується.