Теплоотдача при поперечном обтекании пучка гладких труб

Если поток движется в межтрубном пространстве кожухотрубчатого теплообменника с поперечными перегородками при шахматном расположении труб, то критериальное уравнение имеет вид

Nu = 0,4∙0,6∙Re^0,6∙Pr^0,36∙Gr^0,1∙ . (1.14)

Определяющая температура – средняя температура жидкости, определяющий размер – наружный диаметр трубы. Скорость потока рассчитывается по формуле

, (1.15)

где V – расход жидкости, м³/с, S_с.ж. – площадь проходного сечения межтрубного пространства, м² ( приложение Б12, Б14).

Рассчитав критерий Нуссельта, рассчитывается коэффициент теплоотдачи

. (1.16)

Теплоотдача при изменении агрегатного состояния. Конденсация пара

Конденсация пара на поверхности пучка вертикальных труб высотой h.

Среднее значение коэффициента теплоотдачи равно

, (1.17)

где λ – коэффициент теплопроводности конденсата, Вт/м∙К; ρ – плотность конденсата, кг/м³; µ − динамический коэффициент вязкости, Па∙с; r – удельная теплота конденсации пара, Дж/кг; ∆t – разность температур, равная ∆t = t_п – t_ст (t_п – температура конденсации пара, t_ст – температура стенки); Н – высота стенки, м.

Физические характеристики конденсата приведены в приложении А22.

В случае конденсации на наружной поверхности пучка горизонтальных труб длиной l коэффициент теплоотдачи равен

, (1.18)

где d – наружный диаметр трубы, м; ε зависит от числа труб в вертикальном ряду. Коэффициент ε_t – поправочная функция. Для воды ее принимают равной единице. Число труб определяется по приложению Б12. Определив число труб, определяем коэффициент ε [3,162].

Кипение жидкостей

Для пузырькового режима кипения жидкостей в условиях свободного или вынужденного движения в трубах и продольных некруглых каналах осредненное значение коэффициента теплоотдачи рассчитывается по формуле

, (1.19)

где λ – теплопроводность кипящей жидкости, Вт/м∙К; q – тепловой поток, Вт/м²; υ – кинематический коэффициент вязкости, м²/с; σ – поверхностное натяжение, H/м; Т_кип – температура кипения, К; ∆Т_кип – движущая сила процесса кипения, равная ∆Т_кип = Т_ст – Т_кип.

Безразмерная функция b рассчитывается по формуле

, (1.20)

где ρ_ж – плотность кипящей жидкости, кг/м³; ρ_п – плотность пара, кг/м³. Плотность пара (ρ_П) определяется по формуле

, (1.21)

где М – молекулярная масса пара, кг/кмоль; Р – рабочее давление в аппарате; Р_о – давление при нормальных условиях, Т_о = 273 К.

Для кипящей воды, водных растворов плотность образовавшихся паров определяется по приложениям А20, А21.