Теплообмен в эл. конст. ЛА (Дрейцер Г.А., Волнцев В.П., 1989 - Теплообмен в элементах конструкций ЛА), страница 3

число ходол по горячейте,, и по холодной л; сторонам. Определить: коэффэциенты теплоотдачи по горячей и холодной сторонам, козффициент теплопередачи, полерхвость теплообмена, площели проходных сечений по горячей и холодной сторонам, габаритные размеры теплообиенника. После проледенвя первой чаоти расчета и предъявления реэультатол руколодителш производится лторвя чаоть расчета. Пель зев определить заданные оптлмельвые параметры теплообиенника по расчетам нескольких ларяантол аппарата. Расчет ведется на ЭН6 по прилагаемой к описанию программе.

Пря расчете ларнвятов могут изменяться: 1) продольный и поперечный шаги разиещения труб л пучке; 2) чиоло ходол по горячей и холодной сторонам; 3) различные соотношения между козффипдентзми потерь давления 6» э6,'; е) наружный и внутренний двзметри труб; 5) пря использолании интенсификации теплоотдачи — различные высоты и шаги размещения кольцевых двэфрагм (различные ~9/Юуи~/Х)у). Оптимизация может проводиться по мииимуыу маооы или объема аппарата. Вычертить эскиз теплообменного аппарата с оптлмальными параиетрзмн. МЕТИСКА РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА НА ЭАЛАННОЕ ГИЛРАИИЧЕСКОЕ СОПРО)ИВАЕНИЕ Процеос тепвопередачи э теплообменных аппаратах связан с гидравлическлми потерями, т.е.

о затратэми мощности на прокачку теплонооителей через теплообменные аппараты. Уменьшение гидравлических потерь прялодит к уменьшению скорости течения, росту проходных сечений, габарятных раэмерол и маоом теплообменвых аппаратов. Обычно л инженерной практике при прнмои расчете теплообменнвка определяются пря заданных скоростях его геометрячеокне характеристики и гадраллическое сопротилление. Лля обеспечения заданного гидравлического сопротилленвн расчеты ведутои путем последонательвых пряближений. В двяной работе используетои предложенная в [5] иетодвка расчета трубчатого теплообменного аппарата о поперечным омыванием межтрубного проатрзнстла на зэданное гидравлическое сопротилление по горячему газу (по межтрубному пространстлу) и по холодноиу воздуху (внутри труб).

вли /г С~Аг )('ег л )РЕ„" атал с) ~г у » где ос - козффиплент теплоотдачи в межтрубном Г рячей стороне); (уб' ~ -А )"-'» С - а ЛФ6' й-,' [~~ — ) ' пр бт ~~'~~~~я ' ' г при (3.6) пространстве (по го- Оначзла спределяштся тецлолзя мощность аппарата~7, среднелогаряфмический теипературвый нздоргф»,, средние теипературы горячего ул и холодного 7» теплоносителей, оредние плотвости теплоносителей Я, иуда„. Расомотрим теплообмен и гидравлическое сопротивление пря течении горячего теплоносителя в межтрубнсм проотранотве.

Расчет козффнциента теплоотдачи поперечно омываемых пучкол труб ведется пря ( Е,,) 6 10 ( 63 по формулам: 3 а) пря корядорвом расположении гладких труб сб„-ОООО(„"'~" (ь~гl 4г) ' Л '~ ая» ВДы К); (3.1) 2 $-А б) прз шахматвои ресположении,гладклх труб и,з 0,7 л) прз шахматном расположении гладких труб и '-~~ с 0,7 "— » рд~сЬ~" ~ы„~Ф) ~~ н ~( У ~>. <~.~) Здесь о» вЂ” поправка на число рядол Я в продольном нздравлении; пряй'.

10 $= 1; 5~,8г — продольный и поперечный шаги труб соот- :~ ='Л,2ю х~ -. й юб; „— щ скорооть потока в узкой сечении пучка; Ю»- наружный диаметр труби; Л вЂ” козффипиент теплопроводнооти газа прз средней температуре 7'; у — козффициент кинематической вязкости газа пря Т~ и давлении 0,6)7г(У'б~); Р~„'- число Праедтля при Т~ . г В общеи лиде для поперечво омылаемых шахматных пучкол труб формулу для теплоотдачи нежно представить л лиде Фа= б;Ре~ (3.4) г Гидранлическое сопротилление псперечво омываемых шахматных пучков труб [6]: где Я вЂ” число рядов л продольвсм направлении на одвн ход; ~,.— ло ходол по межтрубвоиу прострзвотву;ать = -0,27.

Прс получении уравнения (3.8) учитынзлось, что обыч- л во число радел труб велико, и, следовательно, нежно прянять -м- - 1. тл Число рядов труб л продольвои направлении с неизвестно. Зля его определения носпользуемся следувщими соотвошевзяин. Обозначим габаритные разиеря теплообмевника через ~,~ и с (ряс. 3.3). Тогда полерхность теплообиева, определенная по наружвоРис. 3.4 му диаметру трубок, ~'-абсЭЭ» 15~ „' площаць проходного сечения межтрубного пространства тб .Я,-Л~ площедь фронта теплообиенника по горачему теплоносителю ел ее св аа л/ю„ (3.9) (3.10) др =(' С~ф+ ~) йЕ ~~~~а, ьг~ Па, (3.6) где 6» — козффициевт, зависящий от ~~ Ю» Ь 6Л вЂ” коэффициент, зависящий стаф; Я'- число рядол л продольвои направлении;Я- плотность газа пря7„'; гУ„' — средняя скорость потока л узкои сечении ,= ~,м~р, Ф - ~~ ~ ('Г' ~.) ~~ ~ (3.7) Зависимости.б~.

от ~~й~» н ~~ от Я/Д ~4] пряледевы на рас. 3.4. Если по межтрубному пространству теплообмеиввк многОХСдо.- лой, то ~,,„,- аР,/АР„Ы-~ гС~Сутг,ЗЯт,, (3.8) (3.11) = ас,/~з . 21 20 Отслща можно найти дляну теплообмевввка ло хсщу газа л межтрубвом простравотве (на один ход горячего газа) ф 4, ол l4~г '%Р~н- (3.12) Твк квк ~сг 4~4 сРг (т тг )Рг~г Ф-А44Л (3.13) ~н= 47~~»г вуг, (3.14) то длина одного хода Ь „г „ЫК-й) т,'-т"' (3.15) ~~г2Т7иттг л тг ЗДЕСЬ Итг - ОРЕДНлй тЕМПЕРатУРНЫй ВВПОР ПО ГОРЯЧЕЙ ОтсРОНЕ, Согоредняя теплоемкость горячего теплоноонтеля. увязывая завнолмость 4»~г Рг "г~н~Яг ~ (3.16) получаем ~ »4„Р, ~4%-Я,> т„'-Л' бг4г47й т, ОВРЕДЕЛЯВ С~, ВЗ УРавнзнвв (3.4) В Увнтмвав, ЧтО Р$' =(С»гСР,,Гйг, получаем гй р 6= (3.16) (3.17) лтг Поокольку л»е'"л'.%-г > ~К С4.

т,'- т» (3. 19) то 22 ~~ р,-Ю„) т'-тл В Реальных теплообмевввкзх число Рбг ыеваетса обычно л пРеДелех от 5'10 до 2'10 . В этих пределехп = 0,6, ггг= -0,27, яш г =ЯС ф~ = 2,94...3,32, т.е. множитель изменяется незначительно. г 1 1 l-Ф4 4~с Зля дальнейших расчетов можно прннять4(~ = 3. Тогда для шахматно расположенных труб д" ~у(~ я)РГ т т %~ Пренебрегая температурным напором в стенке трубы, получаем л4~ ~ т„=~-,— т7л- г,, (3.22) гнело =о~»Яз, — соотношение между козффвцвевтвмн теплоотдачн по холодной в горячей сторонам.

Помимо определяемых по (3.6) потерь давленая л пучке труб необходнмо учитывать-потери давления на уокоренле потока. Суммарные потери давления выралвются соотноше- нием т."-т' » б- — Г' ЛК;[~, г 4Х~, + 2 — "т-л4 й ~+ 3~ф~ (3.23) г г где~,г =(Угг-/(~~„с~ - коэффвцневт оопротввленля ва полорот пото- ка неллу хоДемн;6" = ~-Щ440г; туг- число ходов по горячей сторо- не; ~ у- козффвцвент оопротввленвя поворота. Лля поворота ва 160 прав ь~~, ~= 1,62.

Соотношение (3.23) мозно преобразовать к виду где(ч4 — коэКицневт дннамнчеокой вязкоотв прв средней температуре 7'; К„- газолзя постсянвая. Из (3.24) мокло получить »»<4- б",л)Р вфла„'7г Такам образом, зная~~ ~, можно аайтй число Рейнольдса в мектруб- воы пространстве Ж, Рааомотрв теперь течение лнутря труб. Потери давления прв тем ченвв газа л трубах складываются вз потерь на трение, местные со- протввлевнн в на уокоренае потока.

Если пренебречь взмененнем ско- рсотв газа пря раочете потерь давления на местных сопротввлензях, то суммарные потеря выралвются соотношением где~„- козффвцневт гидравлического сопротвлленвя; с — дляна труб; ту» — число холоп по холодной сторове٠— лвутренннй диаметр труб; ~~„, — козффнцневт местного сопротвлленвя; Ьг„ - средняя скорооть га- за л трубах; /~„, — средняя плотность холодного газа пря средней тем- первтурет» в давленвнР»=Р» ~~~Я;6»= 1-45»1Я» Соотвошенле (3.26) можно преобразовать к энду 4 6мх~~~й~~»Щ т7»2 ~ Я тг Г~ Г-Я] где ~Ре — чйсло Рейнольдоа по холодной стороне;~с» — козфТацвент динамической вязкости прв температуре Т» ., 4~ — газолая постоянная.

Из (3.27) можно получить 23 »»~~ и;у,'фК т А' о 7'-7' 1-Р 7 (З.28) (»б-)Р~ !'6У""~Б"~ Т " '~ 8-~ Меатвые сопротивления включают л оебя аопротилления при входе потока з трубы (резкое оужение), пря выходе потока из труб (резкое расширение) и прн полорота потока между ходами. ОоотлетствУлщие коэффициенты местных сопРотиллений обозначим ~ у„,, ~„ и~~» ». Тогда суммарный кошффициент меотных сопротивлений у» влво' (3.29) ~Х» ~~сувк +укро»ш (»7 ~)Кюоов козФФициенты~»оу,„, вД зависят от ооотношевщя панычей и большей площадей проходных сечений канала 7'»»Рж.

Этв коэффициенты нежно определить с помощью грвфнкол, приведенных ва ряа. 3.5, или по формулам: дФ = уб('в'- Р УРя) (3.30) (3.31) )(ля лхода и выхода потока л труби, размещенные в пучке о шагами ~~ вХ: (3.32) Г/ од ол о,в о,в Риа. 3.5 24 2 ~~г»л,~ о Коэффициент аопротиллевия поворота пр1нять~~,д,у = 1.52. В уравнении (3.28) невзлеотвым является произведение , которое алабо эави- С ~»у » ' авт от чвала Рейнольдоа.

Лля труб прв турбулентном режиме течения ~„= ю,уь','~е ~~~ (з.зз) Введен обозначения: о — площэдь проходного аечення одного хода; Л~ — полное число труб; »у- полерхвоать теплообмева, определенная по лвутревнему диаметру труб. Поскольку бз Р~/5ТПуй, (3.34) »(~- УЕ„г .У;Д~~ (з.З5) то можно получать с/Юу=Р~/Ч$»»л» . (3.

35) Поток тепла, передаваеиого через полерхвоать теплообмева, иожно предатавить кзк ~= „Р~ Т„, (3.37) где в Т„ - средний температурный напор по холодной стороне, или в Т ) д= Ф.ср»~ Т» — Т») А»»Р»о»срк(7»») в (3.38) где о „- средняя теплоемкость,Р»- плотность газа при Тк и ф„ ьГ- средняя скорость газа л трубах.