1.3 Определение температуры стенки теплообменных трубок

В первом приближении средняя температура стенки равна среднему арифметическому между температурами теплоносителей:

, (1.4)

где – средняя температура греющего теплоносителя, °С;

–средняя температура нагреваемого теплоносителя, °С.

°С.

По выбираем критерии Прандтля для жидкостей, движущихся в ТОА.

Pr_с1 = Pr_с2 = 1760,

где Pr_с1, Pr_с2 – критерии Прандтля для греющей и нагреваемой воды.

Коэффициент теплопроводности медных труб λ_с = 388,6 Вт/(м·К).

1.4 Определение коэффициента теплоотдачи со стороны греющего теплоносителя

При турбулентном и переходном режимах Nu зависит от Re и Pr, а при ламинарном еще и от длины трубок. Поэтому перед расчетом Nu₁ зададимся некой "предполагаемой длиной", по которой будем вести расчет трубного пространства. Формула для расчета среднего значения критерия Нуссельта имеет вид:

, (1.5)

где Pr₁ – критерий Прандтля теплоносителя при его средней температуре;

Pr_c – критерий Прандтля теплоносителя при средней температуре стенки.

Т.к. , то можно записать формулу для определения среднего коэффициента теплоотдачи для греющего теплоносителя:

, (1.6)

где ₁ – коэффициент теплопроводности греющего теплоносителя при его средней температуре, Вт/(мК).

Вт/(м²К).

1.5 Определение коэффициента теплоотдачи со стороны нагреваемого теплоносителя

Выберем шахматную компоновку трубного пучка.

Т.к. в межтрубном пространстве режим течения теплоносителя ламинарный, то формула для расчета среднего значения критерия Нуссельта для шахматного порядка имеет вид:

, (1.7)

где Pr₁ – критерий Прандтля теплоносителя при его средней температуре;

Pr_c – критерий Прандтля теплоносителя при средней температуре стенки;

.

Аналогично формуле (1.6) можно записать:

, (1.8)

Вт/(м²К).

1.6 Определение коэффициента теплопередачи

Т.к. отношение наружного диаметра трубки к внутреннему составляет 1,083, что меньше 1,6, то при расчете среднего коэффициента теплопередачи можно пользоваться формулой для плоской стенки.

Вычислим средний коэффициент теплопередачи:

, (1.9)

где _С – толщина стенок трубок, м;

_С – коэффициент теплопроводности материала стенок при средней температуре стенки;

Вт/(м²К).

1.7 Уточнение температуры стенки

Средний температурный напор для прямоточных и противоточных ТОА с учетом перекрестного тока вычисляется по формуле:

, (1.10)

где t_Б – большая разность температур между теплоносителями;

t_М – меньшая разность температур между теплоносителями;

ε_Δt = 0,75 – поправка на перекрестный ток.

t_Б и t_М выбираются по разности температур и, и разности температури.

-= 100-60 = 40 °С,

-= 40-20 = 20 °С.

°С.

.

Температура стенки труб со стороны греющего теплоносителя находится по формуле:

, (1.11)

Температура стенки труб со стороны нагреваемого теплоносителя находится по формуле:

, (1.12)

Найдем уточненную среднюю температуру стенки:

. (1.13)

Определим погрешность нахождения средней температуры стенки:

%. (1.14)

Т.к. t_c>5 %, то температура стенки определена с недостаточной степенью точности. Проведем аналогичный расчет, приняв за среднюю температуру стенки значение, полученное по формуле (1.13).