5.7. Розрахунок коефіцієнтів тепловіддачі

Еквівалентний діаметр міжтрубного каналу

76-59 =17 мм.

Визначаємо число Рейнольдса для потоку дистильованої води

При температурі коефіцієнт кінематичної в`язкості .

Враховуючи, що число Рейнольдса , маємо розвинутий турбулентний режим течії потоку дистильованої води, для якого коефіцієнт тепловіддачі визначається з допомогою емпіричного рівняння подібності

. (3)

Обчислюємо коефіцієнт тепловіддачі .

По температурі знаходимо фізичні параметри первинного теплоносія ([1], табл.11):

,

Приймаємо, що температура стінки

При цьому .

Приймаємо також, що , відповідно до чого .

Далі з допомогою рівняння (3) знаходимо

Таким чином, коефіцієнт тепловіддачі від потоку дистильованої води до стінки

.

Зауважимо, що поправка = 0,925

Визначаємо число Рейнольдса для потоку сирої води

При температурі ,

Враховуючи, що число Рейнольдса коефіцієнт тепловіддачі визначаємо за допомогою рівняння подібності (3).

По температурі знаходимо фізичні параметри холодного теплоносія ([1], табл.11):

,

Приймаємо, що . При цьому критерій .

Приймаємо значення . При цьому поправка .

Відповідно з рівнянням подібності (3):

в якому поправка .

Коефіцієнт тепловіддачі від стінки до потоку сирої води

5.8. Визначення теплообмінної поверхні апарата

Товщина стінки внутрішньої труби апарата

.

Приймаємо коефіцієнт теплопровідності внутрішньої стальної труби ([1], табл.6).

Коефіцієнт теплопередачі у відповідності з рівнянням (2)

.

Щільність теплового потоку на стінці:

.

Перевіряємо значення температур і :

,

Уточнюємо результати розрахунків:

при , , а при

, .

Уточнені значення поправок на напрямок теплового потоку:

; .

Уточнені значення чисел Нусельта:

Коефіцієнти тепловіддачі:

,

.

Коефіцієнт теплопередачі:

Щільність теплового потоку:

Значення температур стінки:

;

.

Останні значення температур і несуттєво відрізняються від отриманих попередньо.

Поверхня теплообміну:

.

Знаходимо розрахунковий діаметр теплообмінної труби (коефіцієнти тепловіддачі і мають однаковий порядок).

,

а також загальну довжину цієї труби:

.

Довжина теплообмінної трубки однієї секції:

,

де - загальна кількість секцій теплообмінника (див. рис.1)

Відношення ,

. Таким чином поправка для обох процесів тепловіддачі.

5. Література

1. Краснощеков. Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче: Учебное пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. – М.: Энергия, 1980. – 288 с., ил.

2. Бажан П.И. и др. Справочник по теплообменным аппаратам. - М.: Машиностроение, 1989. – 368 с. ил.

Додаток

У трубчастому теплообмінному апараті гаряче трансформаторне масло протікає всередині сталевих трубок діаметром . Кількість трубок . Швидкість руху масла . Трансформаторне масло охолоджується від до .

Вода, що охолоджує масло, рухається із швижкістю уздовж трубок, які розташовані у кожусі теплообмінника внутрішнім діаметром . Повздовжній та поперечний кроки труб у пучку складають .

Визначити витрати теплоносіїв, площу поверхні нагрівального апарата, а також необхідну довжину трубного пучка для прямоточної (протиточної) схеми руху теплоносіїв, якщо температура води на вході в до теплообмінного апарата дорівнює .

Значення величин за номером варіанта обрати із таблиці:

№ варі-анта	, штук	, мм	, м/с	, 0С	0С	, м/с	, 0С	, мм	= , мм	Схема руху тепло-носіїв
1	91	25/21	2,4	120	70	0,5	20	400	32	прямоток
2	248	25/21	2,0	115	50	0,62	25	600	32	протиток
3	283	25/21	2,3	110	55	0,8	21	600	32	протиток
4	757	25/21	2,1	105	55	0,92	22	1000	32	протиток
5	555	25/21	2,2	100	50	0,88	24	1400	32	протиток
6	37	38/33	2,0	120	60	0,55	23	400	48	прямоток
7	109	38/33	2,1	115	65	1,25	27	600	48	протиток
8	313	38/33	1,85	110	50	0,8	26	1000	48	протиток
9	673	38/33	2,0	105	65	1,1	28	1400	48	прямоток
10	43	57/50	1,52	100	60	0,5	30	600	70	пямоток
11	151	57/50	2,5	115	55	1,45	29	1000	70	протиток
12	121	25/21	1,9	120	60	0,7	23	400	32	протиток
13	823	25/21	1,7	115	55	1,0	29	1000	32	протиток
14	163	57/50	1,4	110	50	0,85	21	1000	70	протиток
15	703	38/33	2,25	105	65	1,3	22	1400	48	прямоток
16	91	38/33	0,2	110	50	1,3	22	400	70	прямоток
17	248	25/21	0,1	100	55	0,85	21	600	32	протиток
18	283	57/50	0,3	120	80	1,0	29	1000	70	прямоток
19	248	38/33	0,5	110	65	0,7	23	1000	70	протиток
20	109	25/21	1,0	105	70	1,45	29	600	48	прямоток
21	313	25/21	1,2	100	70	0,5	30	1000	48	протиток
22	313	57/50	1,5	120	65	1,1	28	1400	70	прямоток
23	151	25/21	0,4	115	60	0,8	26	1000	70	протиток
24	121	38/33	1,3	110	55	1,25	27	1000	78	прямоток
25	163	38/33	1,6	115	50	0,55	24	1000	70	протиток
26	140	57/50	1,4	108	65	0,6	22	900	70	прямоток
27	80	57/50	1,55	106	55	1,1	20	600	70	протиток
28	135	38/33	2,0	115	65	0,8	26	1000	48	прямоток
29	91	38/33	1,2	120	70	0,9	21	400	48	протиток
30	163	57/50	1,0	115	50	0,7	23	1000	32	прямоток