Кожухотрубчатые теплообменные аппараты (стр. 2 из 6)

1.2.1 Расчёт интенсивности теплоотдачи со стороны греющего теплоносителя

По среднеарифметическому значению температуры

определяются значения физических свойств греющего теплоносителя:

– плотность, кг/м³, (кг/м³);

– кинематический коэффициент вязкости, м²/с, (м²/с);

– коэффициент теплопроводности, Вт/(м· К), (Вт/(м· К));

– критерий Прандтля, .

В первом приближении температура стенки, ºС:

(1.10)

(ºС)

По

определяется

,

Критерий Рейнольдса для потока греющего теплоносителя, ([7]):

(1.11)

где

– средняя скорость греющего теплоносителя, м/с, ([7], стр.6) , (м/с).

В результате сравнения вычисленного значения

= с критическим числом = 2300 устанавливаем, что режим течения жидкости турбулентный и выбираем критериальное уравнение для расчета числа Нуссельта. Интенсивность теплоотдачи в круглых трубках зависит от режима движения теплоносителя.

При турбулентном режиме течения жидкости (Re > 2300) в круглых трубах и каналах число Нуссельта определяется по критериальной зависимости, ([7]):

(1.12)

Коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке трубы, Вт/(м²· К), ([7]):

(1.16)

(Вт/(м²· К)).

1.2.2. Расчёт интенсивности теплоотдачи со стороны нагреваемого теплоносителя

По среднеарифметическому значению температуры

определяются значения физических свойств нагреваемого теплоносителя ([3]):

– плотность теплоносителя, кг/м³, (кг/м³);

– кинематический коэффициент вязкости, м²/с, (м²/с);

– коэффициент теплопроводности, Вт/(м· К), (Вт/(м· К));

– критерий Прандтля, .

Число Рейнольдса для потока холодного теплоносителя, ([7]):

(1.17)

где

– средняя скорость нагреваемого теплоносителя, м/с, ([7], стр. 8), (м/с).

В результате сравнения вычисленного значения

с критическим числом = 1000 выбираем критериальное уравнение, по которому подсчитывается число Нуссельта.

При движении теплоносителя в межтрубном пространстве коэффициент теплоотдачи рассчитывают по уравнению ([7]):

(1.18)

.

За определяющий геометрический размер принимают наружный диаметр теплообменных труб.

Коэффициент теплоотдачи от стенок трубного пучка к нагреваемому теплоносителю, Вт/(м²· К), ([7]):

(1.20)

(Вт/(м²· К)).

1.3 Определение коэффициента теплопередачи

Если (

/ ) < 2, то коэффициент теплопередачи для плоской поверхности теплообмена с достаточной точностью определяется по формуле, Вт/(м²· К), ([7]):

(1.21)

(Вт/(м²·К))

где

, – термические сопротивления слоев загрязнений с обеих сторон стенки, (м²· К)/Вт ([1]), ((м²· К)/Вт), ((м²· К)/Вт);

– толщина стенки, м;

– коэффициент теплопроводности материала трубок ([7], таблица П.1.3), Вт/(м· К);

(Вт/(м· К));

Толщина стенки трубки вычисляется по формуле, ([7]):

(1.22)

(мм)

Вычисленное значение коэффициента теплопередачи сравнивается с ориентировочными значениями k для соответствующих теплоносителей ([1]).

1.4. Определение расчетной площади поверхности теплообмена

В аппаратах с прямо- или противоточным движением теплоносителей средняя разность температур потоков определяется как среднелогарифмическая между большей и меньшей разностями температур теплоносителей на концах аппарата, ([7]):

(1.23)

(ºС);

где

– большая разность температур, ºС, (ºС)(см. рис1),

– меньшая разность температур, ºС, (ºС)(см. рис1).

График изменения температур теплоносителей при противотоке, ([7], рис. П1.2)

Рис.1. Графическая зависимость для определения большей и меньшей разности температур теплоносителей

При сложном взаимном движении теплоносителей, например при смешанном и перекрестном токе в многоходовых теплообменниках, средняя разность температур теплоносителей определяется с учетом поправки

([7]):

(1.24)

(ºС)

Для нахождения поправочного коэффициента

вычисляются вспомогательные коэффициенты P и R ([7]):

(1.25)

(1.26)