2.4. Расчет коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплопередачи рассчитывается с помощью уравнения аддитивности термических сопротивлений получаемого путем совместного решения уравнений 1.2 - 1.4:

(2.18)

или с учетом наличия загрязнений по обе стороны теплопередающей стенки:

(2.18)

Необходимо отметить, что для тонкостенных теплообменных труб, для которых отношение d_н/d_вн < 2, их термическое сопротивление с допустимой погрешностью можно оценивать по уравнению теплопроводности для плоской стенки.

Однако на данной стадии расчет коэффициента теплопередачи практически не осуществим, поскольку для расчета коэффициентов теплоотдачи _г и _х необходимо знать геометрические характеристики теплопередающих поверхностей: размеры теплообменных труб и их количество в кожухотрубчатых теплообменниках, размеры каналов и их количество в пластинчатых теплообменниках и т.д., которые в свою очередь неизвестны. Поэтому в дальнейшем расчеты проводят по методу последовательных приближений. Вначале на первом этапе принимают ориентировочное значение коэффициента теплопередачи К_ср. и рассчитывают ориентировочное значение теплопередающей поверхности F_ср. по уравнению 1.6. После этого по ориентировочному значению теплопередающей поверхности подбирают по табличным данным нормализованный вариант конструкции теплообменного аппарата, а затем проводят уточненный расчет коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи и требуемой поверхности (F_расч.).

Далее проводят сопоставление выбранного варианта нормализованного теплообменника с расчетным по величине коэффициента запаса В: В= (2.20)

Таблица 2.2

Ориентировочные значения коэффициента теплопередачи К

№ п/п	Вид теплообмена (через стенку)	Значение К, Вт/(м2К)
		Свободное движение	Вынужденное движение
1.	От газа к газу (при невысоких давлениях)	4-12	10-40
2.	От газа к жидкости (газовые холодильники)	6-20	10-60
3.	От конденсирующегося пара к газу (воздухоподогреватели)	6-12	10-60
4.	От жидкости к жидкости (вода)	143-340	800-1700
5.	От жидкости к жидкости (углеводороды и масла)	30-60	120-270
6.	От конденсирующегося пара к воде (конденсаторы, подогреватели)	300-1200	800-3500
7.	От конденсирующегося пара к органическим жидкостям (подогреватели)	60-170	120-340
8.	От конденсирующегося пара органических веществ к воде (конденсаторы)	230-460	300-800
9.	От конденсирующегося пара к кипящей жидкости (испарители)	300-2500	-

Рекомендации по пользованию таблицей 2.2.

При выборе ориентировочного значения коэффициентов теплопередачи с целью подбора ориентировочной величины поверхности теплообмена следует помнить, что выбор минимального значения коэффициента теплопередачи предопределяет максимальную величину поверхности и наоборот.

Таблица 2.3

Среднее значение тепловой проводимости загрязнений стенок

№ п/п	Теплоносители	Тепловая проводимость загряз нений стенок , [Вт/(м2К)]
1.	Вода: - загрязненная - среднего качества - хорошего качнства - очищенная - дистиллированная	1400-1860 1860-2900 2900-5800 2900-5800 11600
2.	Нефтепродукты чистые, масла, пары хладагентов	2900
3.	Нефтепродукты сырые	1160
4.	Органические жидкости, рассолы, жидкие хладагенты	5800
5.	Водяной пар (с содержанием масла)	5800
6.	пары органических жидкостей	11600
7.	Воздух	2800

Примечание:

Для воды меньшее значение тепловой проводимости загрязнений соответствует более высоким температурам.

(2.20)

Допускается, как правило, превышение стандартной поверхности нормализованного теплообменника над расчетной не более чем 20%, в противном случае выбирают другой вариант конструкции нормализованного теплообменного аппарата и расчет повторяют. В отдельных случаях коэффициент запаса может составлять и большую величину (до 40%).

Число повторных расчетов зависит, главным образом, от степени отклонения ориентировочного значения коэффициента теплопередачи от расчетного и значительно сокращается по мере выявления закономерностей влияния параметров конструкции теплообменных аппаратов на интенсивность процессов теплоотдачи, а следовательно и коэффициента теплопередачи и вместе с тем на величину теплопередающей поверхности. Следует помнить правило, что коэффициент теплопередачи по своей величине всегда меньше меньшего из коэффициентов теплоотдачи. Следовательно, увеличивая меньший коэффициент теплоотдачи за счет изменения геометрических характеристик теплообменного аппарата при повторном подборе, Вы, тем самым, повышаете коэффициент теплопередачи. И наоборот.

Ориентировочные значения коэффициентов теплопередачи, а так же значения тепловой проводимости загрязнений стенок по данным [3] приведены в таблицах 2.2 и 2.3.