5. Определение оптимального диапазона площадей проходных сечений.

Приемлемые диапазоны площадей проходных сечений трубного и межтрубного пространства находятся с использованием рекомендуемых диапазонов скоростей теплоносителей из соотношений:

ƒ_min; ƒ_max [1,c.25]

где _max и _min – максимальная и минимальная рекомендуемые скорости потоков теплоносителей;

ρ и G – плотность и массовый расход теплоносителя.

_{max 2} = 3,0 м/с и _{min 2} = 0,5 м/с

_{max 1} = 60,0 м/с и _{min 1} = 20,0 м/с

Для водяного пара:

ƒ_{min 1} м²

ƒ_{max 1} м²

Для бензина:

ƒ_{min 2} м²

ƒ_{max 2} м²

6. Предварительный выбор теплообменного аппарата по каталогу.

Выбираем кожухотрубный теплообменный аппарат в диапазоне

Диаметр кожуха, мм			Наружный диаметр труб dн, мм		Число ходов по трубам nx		ƒ∙102, м2 Одного хода по трубам		F, м2 При L=3000
Наруж	Внутр
159	-	20		1		0,4		3,5

7 .Определение коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке α₁.

Бензин – как более грязный продукт направляем в трубу, а водяной пар - в межтрубное пространство.

Коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве α_мтр находится по формуле:

8. Определение коэффициента теплоотдачи от стенки к холодному теплоносителю α₂

Коэффициент теплоотдачи в трубном пространстве α_тр находится по формуле:

[1,c.29]

где Re, Pr, Gr – числа подобия воды при средней температуре потока;

λ_тр – коэффициент теплопроводности воды.

≈ 1, поэтому этой величиной можно пренебречь.

Найдем число Прандтля при температуре стенки при

Средняя скорость воды в межтрубном пространстве _мтр, необходимая для определения числа Рейнольдса, рассчитывается по формуле:

Режим турбулентный: с=0,021; j=0,8; y=0,43; i=0

Из следующего соотношения определим температуру стенки при полученных значениях коэффициентов теплоотдачи:

условие не выполняется

Проведем аналогичный расчет до тех пор, пока условие не будет выполняться.

При значение числа Прандтля стенки

Определим значение коэффициентов теплоотдачи:

условие не выполняется

При значение числа Прандтля стенки

Определим значения коэффициентов теплоотдачи:

условие не выполняется

При значение числа Прандтля стенки

Определим значения коэффициентов теплоотдачи:

условие не выполняется

При значение числа Прандтля стенки

Определим значения коэффициентов теплоотдачи:

условие выполняется

9. Определение дополнительных термических сопротивлений стенки трубы и загрязнений.

Выберем сталь СТ20

толщина стенки δ_ст = 2 мм

коэффициент теплопроводности стали λ_ст=51,1 Вт/(м∙К)

термические сопротивления загрязнений:

• для бензина R_{з тр} = 29∙10^-4 (м²∙К)/Вт

• для воды R_{з мтр} = 2,9∙10^-4 (м²∙К)/Вт

10. Определение коэффициента теплопередачи и водного эквивалента поверхности нагрева.

Коэффициент теплопередачи:

[1,c.35]

Вт/(м²∙К)

м²

Так как расчет производился для теплообменника с F_теор=3,5 м², то для определения количества аппаратов нужно F_расч/F_теор= 2 .