Для плоской щели результаты, полученные по уравнению (5.14), следует увеличить на 15%.

Для вязкостно-гравитационного режима, т.е. при Ra > 8·105, расчѐтное уравнение имеет вид:

Дж/(С0,2·м2,6·К); ω – скорость протекания среды в трубе, м/с. Коэффициент В можно представить в виде функции от температуры.

Для воды в интервале температур 0÷50˚С, В=1400+22·t; для воздуха в интервале температур от - 50 до + 50˚С В=3,73-0,0091·t+0,0000465·t2.

Для кольцевого канала с теплопередачей только через внутреннюю поверхность используют уравнение:

турбулентного режима, вводя в них поправочный множитель εпер, зависящий от значения Re:

5.3.2 Теплоотдача в изогнутых трубах

При протекании охлаждающей среды в изогнутой трубе, например в цилиндрическом змеевике, теплоотдачу рассчитывают по формулам для прямых труб, вводя дополнительный множитель εизг:

65

5.3.3 Поперечное обтекание гладких труб

Коэффициент теплоотдачи в этом случае зависит от физических свойств охлаждающей среды, режима еѐ движения и геометрических параметров теплопередающего пучка. Средний коэффициент теплоотдачи определяют по уравнению:

Nu C Rem Pr0,34 z ,

где εz – коэффициент, учитывающий влияние числа рядов труб по ходу воздуха и зависящий от числа Re и числа рядов труб по ходу воздуха (см.

рис.27).

В этом уравнении определяющим размером является наружный диаметр трубы dH, а расчѐтной скоростью – скорость в наименьшем проходном сечении пучка. Значения С и т приведены в таблице 6.

Таблица 6 Значения коэффициентов С и т в зависимости от режима движения и расположения труб в пучке

66

5.3.4 Поперечное обтекание оребрѐнных труб

При расчѐте воздушных и испарительных конденсаторов возникает необходимость определения коэффициента теплоотдачи от пучков оребрѐнных труб. Здесь расчѐтные зависимости имеют более сложный характер, чем для гладкотрубных пучков. Этo обусловлено влиянием формы, размеров, шага рѐбер, их тепловой эффективности. По этой причине получено большое число формул для оребрѐнных поверхностей с различными геометрическими параметрами.

где и и h – соответственно шаг и высота рѐбер, м; d – диаметр трубы в основании рѐбер, м.

Для использования формулы (5.19) необходимы также следующие геометрические параметры пучка: z – число рядов труб в направлении потока воздуха; S1, S2, S2’ – соответственно вертикальный, горизонтальный и диагональный шаг труб в пучке, м. Значения С, Сz, Cs, n и условия применения уравнения (5.19) указаны в специальной литературе.

Для условия обтекания воздухом коридорных пучков труб с

L – длина поверхности в направлении потока (в начале расчѐта принимается приближѐнно, затем уточняется).

Формула (5.20) применима при условии Re = 500÷2500; u/d = 0,18÷0,35;

S1/d = 2÷5; L/dэ =4÷50; t = - 40 ÷ +40˚С. Определяющим размером является

Для шахматных пучков труб значения коэффициентов теплоотдачи, полученные из уравнения (5.20), следует увеличить на 10%.

Из уравнений (5.19) и (5.20) находят конвективный или истинный коэффициент теплоотдачи к Nu l , где l = dэ.

В формулу для расчѐта коэффициента теплопередачи аппарата входит

67

неистинный, а приведѐнный коэффициент теплоотдачи. Связь между ними выражается зависимостью:

где Fр и Fмр – соответственно площадь поверхности рѐбер и межрѐберных участков на 1 м длины трубы, м2; Ер – коэффициент эффективности ребра; ψ - коэффициент, учитывающий неравномерность теплоотдачи по высоте ребра

(ψ ≈ 0,85). В качестве площади расчѐтной поверхности в уравнении (5.21) принята полная оребрѐнная площадь поверхности Fор. Из курса теплопередачи известно, что Ер определяется в зависимости от высоты ребра h и параметра т:

где λр, δр – соответственно коэффициент теплопроводности и толщина ребра.

формуле А и В – соответственно большая и меньшая стороны прямоугольника.

5.3.5 Теплоотдача стекающей плѐнки жидкости

Одним из этапов расчѐта оросительных, испарительных и вертикальных кожухотрубных конденсаторов является определение коэффициента теплоотдачи от поверхности к воде, стекающей в виде плѐнки.

Для случая орошения жидкостью наружной поверхности

На величину чисел Reпл и Prпл, а следовательно, и на теплоотдачу влияют физические свойства жидкости и параметр режима работы конденсатора, представляющий собой расход жидкости, приходящийся на 1 м длины одной трубы с учѐтом еѐ двустороннего омывания Гl [кг/(м·с)]

68

где G – массовый расход жидкости, подаваемой на орошение, кг/с; l – длина одной трубы, м; z – число параллельно орошаемых труб. Определяющий размер:

В числах Nu и Ga определяющим размером является высота трубы Н, м. Число Re определяется в зависимости от величины Гl, которая по физическому смыслу и способу нахождения аналогична предыдущему

случаю: Reпл = 4Гl /μ; Гl = G/(π·d·n), где n – число труб.

6. Расчѐт цикла парожидкостной компрессионной холодильной машины

Расчѐт цикла холодильной машины, то есть определение параметров хладагента, тѐпловой расчѐт основных процессов цикла, общего теплового баланса, количества холодильного агента и объѐма агента, проходящего через компрессор, определение мощности двигателя холодильной машины обычно производится графическим методом с помощью термодинамических диаграмм.

В расчѐтах широко используют также таблицы хладагентов, составленные на основе экспериментальных данных.

Последовательными стадиями расчѐта графическим методом являются:

установление исходных условий и величин, необходимых для расчѐта;

нанесение проектируемого холодильного цикла на Т,s или P,i – диаграмму, согласно принятым исходным условиям;

69

определение параметров агента в характерных точках цикла и собственно тепловой расчѐт цикла.

теплоты, которое должна отводить установка в единицу времени, чтобы компенсировать все теплопритоки охлаждаемого помещения. Эта величина определяется калорическим расчѐтом.

В совокупности t0, tК, t4 представляют собой температурный режим работы холодильной машины, который устанавливают для любого случая в зависимости от назначения холодильной машины и температуры внешней среды (температура воды в водоѐмах, температура воздуха).

1)t0 принимают на 9÷10˚С ниже проектируемой температуры холодильной камеры tХ. В свою очередь, температура камеры или какого-либо другого холодильного помещения устанавливается, исходя из технологических требований. Например, в камере для замораживания рыбного филе –30 ÷

–35˚С, в камере для хранения мороженной рыбы –20 ÷ – 25˚С;

2)tК принимают на 3÷4˚С выше температуры уходящей из конденсатора воды tВ1 , которая нагревается там на 4÷8˚С. В судовых холодильных установках tК обычно принимают на 6˚С выше температуры забортной воды tВ 2 ;

3)t4 принимают на 2÷3˚С выше температуры воды, поступающей в конденсатор и охладитель.

6 Здесь и далее принята следующая индексация температур потоков: индекс 1 – более высокая

температура (теплый конец), индекс 2 – более низкая температура (холодный конец). 7 1 Вт = 1 Дж/с

70