Дрейцер Г.А., 1988 (Дрейцер Г.А., 1988 - Методические указания к курсовой работе Расчет регенеративного теплообменного аппарата ПВРД), страница 2

уменьшение гидравлических потерь приводит к снижению скорости течения, росту проходньос сечений, габаритных размеров и массы теплообменньгс аппаратов. Обычно в инженерной практике при прямом расчете теплообменника опрепеляются при эвданнык скоростях его геометрические характеристики и гидравлиоеское сопротивление. Для обеспечения заданного гидравлического сопротивления расчеты ведутся путем последовательных приближений. В данной работе используется предложенная в [31 методика расчета трубчатого теплообменного аппарата при заданном гидравлическом сопротивлении по горячему газу (по межтрубному пространству). Использование этой методики позволяет значительно сократить объем вычислительных работ.

Для рассматриваемого аппарата основным требованием является обеспечение заданных потерь давления по горячей стороне. Обеспечить заданные потери давления по холодной стороне гораздо легче, твк как расход водорода значительно меньше расхода горячего газа, а давление водорода существенно выге. Вначале определяются тепловая мощность аппарата се', средне- логарифмический температурный напора Т,ог , средняя температура горячего Тн и холодного Т„ теплоносителей, средняя плотность теплоносителей у, и р„ ( оответственно по 9Р- =9 д9»/21 ~г и Рп "95 дрл/21 Тк). В общем виде пля поперечно омываемых газом шахматных пучков груб формулу гля теплоотдачи можно представить такфм образом: Ксс, = С", йе о'з (11 Так каг Я с ' ег.(т.-т ) Э,р, ' Уе, - число Рейнольдса в межтрубном пространстве: Уе,- =,Р ггг Эн /.Лг» 1 (8) НгП РР, П ПРУ= ПРР,-Р - Р РРР Р'- Р ~ Рн 5,— Р и РР; Я~ — среднля скорость потока в узком сечении пучка; З„ - наружный диаметр труб; Я» — коэффициент теплопроводности газа при сРедней темпеРатУРе 7г; Ри~ — коэффициент динамической вЯзкости Р 1 Ю вЂ” Р* — —.—;Р« — ПР Р г.

Гидравлическое сопротивление чоперечно омываемых шахматных пучков составляет сь] др =нас сг 4РПР а',Р Ы Н/ 12, (б) где Сг — коэффициент, зависящий от Яг /.1)н (рис. 3); сз — коэф- фициент, зависящий от 3 /3 н г Э 5/Р (РИС. 3); Я г — ЧИСЛО РЯДОЭ Э ПРОС 5 дольном направлении; ЯР- — плот- 5 гь ность газа при средней теиперату- рс Т , или сг г — — ег гопйг Р,абае Число рякоэ в продольном ь гз направлении Тг неизвестно.

Для его г определения воспользуемся следуюши- г 5 /Рн ии соотношениями. Обозначим гзбаРис. 3. Зависимости Са от ратные размеры теплообменника через ь грн " Сг ста/'нн Для с) Р 6 и с (рис. 2). Тогда поверхпоперечно омываемых шахматных пучков труб ность теплообмена, полученная по наружному диаметру труб. будет а бс-г- 1)н (8) г оп Ее а площадь проходного сечения меитрубного пространства я г, -.1) (9) г нс г откуда длина тепгосбменника по холу газа в ыежтрубном простпанствс .Б ~О~1 )гг (10) ВР- тесн а Р" = — о охг Л тг И2) то ° .Щ»»,Ю-Ю~», Г.'-Г." ЯГД Зн с.тг Злесь сР, - средняя теплоемкость газа по горячей стороне; Я вЂ” тепловая мощность аппарата; с У'Г - средний температурный напор в межтрубном пространстве.

С учетом (5) получаем г г Ог» и В г-7г 8е,.и„о (о -Рн)3 г' (14) А- еезн о Тг Опрелеляя о(г по (2) и заменяя Рг о, получаем ОРрг ~~~~~ 7~ — УГ ~15) С оглн с гг (13) Так как б лг Яе Й~~' Ргр($ -У)н) 7~ - (г С~Я Зн о 'Гг (16) то ЯСЛСоС~(РЕ8ЩРГр(О,-Эд) т'- т и (17) — х+ — ° '»х+х ья уа в В предварительном расчете можно принять Сщ = 1. Число Яе з межтрубном пространстве обычно изменяется в пределах 8ег = 4000...10000. Тогла Яе„' = 2,94...3,32, т.е. изменяется незначительно. Примем пля дальнейших расчетов ~Ре' :н 3.

Тогда Гооор БСлС (8 2МРгг т~'-т' 3(1 " г»~к с7Г лT (18) Яля определения $ „ „ известны все величины, кроме в У' . Найти л 7~ можно, эадавшйсь соотношениемЛ~~=о1» /о1Г (о» »в коэффициент теплоотдачи по холодной стороне). В рассматриваемом случае лия гладиих труб ~". / оЬ г = 1,5...2, а пля труб с турбулиэатореми А» / оЬГ = 3...6. Тогда сТ/ с 'Рх = 1,5...6 (с Tх - напор по холодной стороне). Пренебрегая температурным напором в стенке трус, получаем 7 Й Р»ого (19) ь9.

~))н П>э Используя (19), определяем ~ , по (18), а затем находим сооР г число Райнольдса в межтрубном пространстве пэ соотношенищ, полученному в [3): е-ге М Ча-в.)~.Э»Р.т. Мягг Я 7"-Т х-о ) Ь"Р, Уг . 1 Г где.(( находится из (2) К иэ (18) Х иэ уравнения ООЯВ РЕ„Щ~Ргъ"Я Х 9 оя в »22) Хэ — иэ уравнения с а75(т» -У» ) Хе (23) тхд " во» с'Г» )(е„, РГ» — числа Рейнольдса и Прандтля по холодной стороне; ~М<„ — сумма коэффициентов местных сопротивлений пс холодной стороне (метслика определения этих ксэфх)щциентов представлена в равд.

3); у, , )ых, Я.» - плотность„ коэффициенты динамической вязкости и теплоправодности водорода при средних значеньзщс давления р„=р,' -сО» /2 и температуры Т» - 1' с ~'лог ;,)з»' >,Р."— плотность водоролв на вхопе и выходе из аппарата. Уравнение (21) можно сравнительно просто решить графически. Знание ЛГЬ позволЯет Найти »ЕГ, КЕ» , а ЗатЕм Л ПЛощаля прсколных сечений з межтрубном пространстве и знутои труб, число труб теплообменника, коэффициенты теплоотдачи, хоэффи~р~ент теплоперекгчи, поверхность теплопередачи и габаритные разыеры теплообме:з1лхо. Таким образом, преплагаемая методика позволяет негосре тсрггнпо определять размеры трубчатого теплообменника с псперечн лх гиноэнием мемтрубного пространства при задзпньк потерях давления х мектрубном пространстве н внутри труб. где б' =~-аф- .

М Г ) Г Пля точного опрелеления величины Л~~, удовлетворяющей заданным потерям дввлвния пс горячей и холодной сторонам теплообменника, нужно решить уравнение ~3) 10 (31) В (34) н (25) Л'44 гл» определяется по фор>О>ле Миг»„= ООлбРе»68Рт»о4 (26) )(анита по коэфрициентам гидравлбического сопротивления обобша- ются в диапазоне Ре„= 10 ...4 ° 10 следующими эазисимостяии: 4 ;~ 3 )у,~ООФ Ж.-ов)(4-2'/ )"~! ЫР-Г(оггы'~~3 7 )» [ ОжР(2/Рв)бо ! ~ тво)ч справедливой для ЫН/г)я = 0,90...0,97, 2 /2)8 = 0,25...10! (-'„-):['щ;;1('-Я -й [,е-т>л() '"' 4О спРаведлизой дла ао /.1)о = 0,88...0,98, й/,Ри = 0,8! ~~ '!. !(( ~Ж:46 1 ро'-г)р-/у~')астр ~гф-~')"'~ (39) ГО~ спразсдливой для сто /Юо = 0,90...0,98, 2 / 2)а = 0,28. В (27) - (39) 'ф г»» определяется по форт(уле О готт утн» й~ео 2Г ФоРмулы (24) - (29) громоздки, поэта!(7 практические расчеты удобнее вести с помощью табл.

1, тдв значения (Л/и/Лйтот)» и (~~ /~у „)„ призеденм в зависимости от Ре„, тео /2)и и о/г)и (51. Если з рассматриваемом теплообменном зтптарате используются ье гладкие трубы, а трубы с турбулиэаторами (накатанные трубы), то для.расчета гидравлического сопротивления и теплоотдачи внутри труб используются зависимости О,ДГО>т ~ -Р';-( —..)„.' (30) Л/44» =О,ОлзР и Ру»т' (Лет э)Г» гл) яе„ тлс ИНДЕКС "Рсн н ОзиаЧаст, Чтс ОТНОШЕНИЯ Я / Угл. И Лм./ЛГтl „ берутся при Ре„. )(ля расчета теплоотдачи и гидравлического сопротивдения и меитрубном пространстве вместо (2) и (6) применяются формулы Р о,б Св г ег [Лет> ) -1~~РОГФ В /( 2. )() .

(32) аД.=Я,'(х, г) Рк „',Р,ые'+) 8/мй, (33) тгл Ктг где инкекс " Рег " означает, что отношения Уа/ЛРгг» и у /угл берутся при Ре;. Таблица Отношении Мч>моте и 5)5„° эаниеииитти от йе и о!!О„ иоиутенные ° труба» иа но»нуно Кт-т.>О> нт !о! и е ю! а т.ю> Ит Л >ОГ и й и и л Е/О=-0,25 1 1,17 1,ао 2,0а 2,7>! :1, Би 4,45 5,.15 11,6 1 у,ни 9,ин 10,56 1 1,34 1,75 2.1!э г,г;> 2,4.! 2,63 2',79 г,Яг З,<И1 З,ИН 3.12 3 1б 1 1,Зэ г,бг 1.88 'г.

10 г,28 г,'Лз г,'58 2,70 2,78 2,нг 2,82 2. 1 1 1,45~ 1.30 1,88 1 ! /гн 1,зэ 1,ЯИ 1,98 2.14 2.3! 'г,лз 1 1,35 1. 72 2.21 2,76 3,30 3,85 4,36 5,0Э Б,бз 6.33 7.1 1 1,37 1,70 1,95 2, ь3 г,'зу 'г,бб 2,6Н 'г,уб 2,Я4 2.88 '2,92 2,96 ),го 1,00 'г,оя 2,74 3,40 4,20 5,15 Г!', !'Н 7,40 Я,ЯИ 10,:1! 1,аа 1,НЭ г,1!у г.ы 2.6 2,7а 2.'ВО 2,85 2,6 Я 5 1 1,2о 1,48 1,71 1,92 2, 12 2,2г 2,37 2,49 2,67 2,70 2,70 е! =о 1 1,32 1,61 1,88 'г, 10 г,гб '2,45 2,61 2,7Л 2,92 2,98 3,00 1 1/гб 1,55 1,80 '2,04 2,2! 2,81 2,85 1 1,20 1,48 1,84 3,05 3,90 5,00 6,16 8,56 9,90 11,50 1 г,го 1,45 1,88 2,5О 3,22 4,08 Л.92 5,90 8,13 9,65 10,50 О= 1 1,08 1,16 1,27 1,50 1,82 2,94 З,ао 6,90 8,25 !0,00 1 1, 12 1,28 1,43 1,60 1,75 1,90 2,08 2,21 2.57 2,66 2,74 2,НИ 1 1,07 1,28 1,53 1,85 2,61 3,07 3'52 4,04 4,76 5,80 7,'го 9,.>0 1 1,11 1,27 1,45 1',уг 2,02 2,39 2,85 3,45 6,НО 8.33 10.1»! 1 1,1б 1,40 1,55 1,70 1,82 1,Яб 2,об 2,20 г,зг 2,40 г,бо 2 ЯЯ 'г.