Сборник задач и примеров расчёта по теплопередаче М.М. Михалова, страница 9

е. Анализ выполненных конструкций показывает, что обычно эквивалентный диаметр больше внутреннего диаметра трубок, но для тои- 5 костенных труб при малом относительном шаге „оп может быть несколько меньше внутреннего диаметра трубок. Если требуется произвести поверочный расчет спроектированного или уже имеющегося теплообменного аппарата, то целью такого расчета обычно является определение конечных температур теплоотдающей и тепловоспринимающей жидкостей при заданных значениях их массовых расходов 6, и 6п известных размерах поверхности нагрева Р, заданных начальных температурах 1 и 1 и заданном коэффицпени м те теплопередачи К.

Для ориентировочных расчетов в этом случае могут быть использованы следующие формулы: в тех случаях, когда водяные эквиваленты рабочих жидко тей сильно отличаются друг от друга. В остальных случаях при противотоке передается большее количество тепла чем при прямотоке. При расчете теплообменных аппаратов кроме теплового должен быть сделан также и гидравлический расчет, который сзодится к определению потерь давления по тракту каждого из теглоноснтелей. Потери давления возникают вследствие сопротивления трения и местных сопротивлений: (3 — 56) где ",р — коэффициент сопротивления трения, .„— коэффициент местных сопротивлений, е( — внутренний диаметр трубок илн эквивалентный диаметр сечения, л — длина труоки или пути теплоносителя, ре-— скорость теплоносителя на соответственном участке.

Коэффициент сопротизления ",,р остается постоянным по длине для труб, у которых л > 30И. Для гладких труб при значениях )ге < 2300 и изотсрмическом течении значение гтр определяется по формуле ~тр (3 — 57) значение коэффициента А зависит от формы сечения и для наиболее часто встречающихся случаев приводится в справочниках (Л. 6).

Прн неизотермическом течении (3 — 58) тР 1тр где й. и 1тг — коэффициенты вазкости пРи темпеРатУРе стенки и пРи температуре жидкости на входе в трубу, '.„— значение б,р при изотсрмическом течении, установленное по формуле (3 — 57). Значение показателя степени и зависит от величины произведения Ре „; при 60( Ре -„..1,5.10а и=- 2,3 (Ре -„.-)' (н"~ пр и 1 5 10з, ' Ре; <30,10з й (3 — 59) — Ол, — О,Обе и = 0,535~ Ре -„-) (н — ') При значениях Яе =- 5 10'-: 10' и изотермическпх :.,р определяется по формуле 0,316 тр р Оря (3 — 60) течениях значение (3 — 61) прп Яе > 100 1Оз (3 — 62) (1,зг ~ддз;-.-1,в4у ' При нензотермическом течении газов на значения с,р, полученные из формул (3 — 61) и (3 — 62), вводится поправка, учитывающая влияние температурного фактора уо =-, где Т и Т~ -- средние тем пера туры поверхности и газа при 1,0 > ф > 0,5 —;-"- .=- 1,27 — 0,27Э, (3 — ч3) ('тр при 3,5) ф) 1,0 (3 — 64) ЛР ==-:™ '2 (3 — 66) где ".

при шахматном расположении труо и при — ' ~ —, равно сГ и' ". = — (4,4+ б,бт)Ре.' ", (3--67) при -' ) -' (о 4 3 4щ) оа — о,зз (3 — 68) при коридорном расположении ч = (6+ 9п!)(-'-1) ' 'Лет (3 — 69) где т — число рядов в пучке. Значения коэффициентов местных сопротивлений йз, для различных слу- чаев приводятся в гидравлических и теплотехнических справочниках, не- которые значения ьм для трубчатых теплообменных аппаратов приведены в таб.л. 3 — -5.

Таблш1п 8- 5 Козффициенты местных сопротивлений Ьи в трубчатых теплообменных аппаратах дтп различных участков пути теплоносителн: Удар и поворот во входной плп вь:кодлой камерах Поворот на 180' пз одной сеьшнн в другую через промежуточную камеру Поворот ва 180' нз одной секции в другу о черсз колы о а секциогшых констр1 цннх Вход ь межтрубнос пространсзьо под углом 90' ь рабочему потоку Поворот на !80* в Гг оор зной трубке !1ерекад из одной секпин в другук~ длн л;ежтрубного потока По орот на !80' через перегородку в межтрубном пространстве Огибаиие перегородок, годдерм;игеюшнх трубки Вьс"од нз мсжтрубвого простраистна под углом 90' 1,5 ч 0 1,5 0,5 1,5 , 0,5--1,0 1,0 Задача № 3 в 1.

Определить тепловые потери вертикальной трубы с внещним диаметром сГ=.10м(мзз и длиной 11.=8 м, если температура нз. ружпой поверхности трубы Гн,=180', а температура окружающего возду.- ха 11=.20'С. ,тв ! — о,. й,р для неметаллических жидкостей прп 3,3.10' -. )се .2 2,5 !О, -'--''- с! 3,8 и при 1,3 < Рн сб 180 О 3 <р18 РГ и ди та гс Гц (3 — 65) при охлаждении жидкости п =- 0,28Рг — "", при нагревании и = 14. В формулах (3 — 63), (3 — 64), (3 -65) ",', -- значение коэффициента пРи изотеРмическом течении, значение 1зу беРетсЯ по сРедней темпеРатуре жидкости. Для жидкометаллических теплоносителей при выборе параметров жидкости по средней температуре теплоносителя "т𠆆†г,' .

При продольном омывании пучков труб сопротивление трения определяется по тем же формулам с введением г)тк„ вместо с(. При поперечном омывании пучков труб определяют полное падение давления по формуле Р е ш е н и е. Данная задача относится к случаю свободного движения в пео!раниченном пространстве, для расчета может быть использовано крнтериальное уравнение (3 — 1).

Определяющая температура 1- О! 2 !ао ге за РП Определяем соответствующие этой температуре параметры воздуха при 1 .=- 100=С: л = — 3,21 ° 1О '-' вч м гра;3; в = — 23,13 ° 10""" мосек; Рг = 0,688 (см. Приложения, табл. 3). Определяем значение критерия бг: „; Ф~','~ ! 1 где 8 = - †...., †,; Лт -- разность температур, которой обусловлено свот; оп!' бодное движение, равна: Л! =- 180 †.,20 = 160"С о в! О'!' !ьо .:~ '. ! ! !2 'йуй(зу !з !о-')-'' — — 7,9 10. о,! .' ! вгх9 Определяем значение (Ог. Рг) (бг Рг), = 7,9 10'0,688 = 5,43 1О". Определяем значения С и п из табл.

3 — 1: /4! Р гб(.ф С ==- 0,54 и = -- . 4 l Определя и значение критерия Л!и: ;т ы Л'и =:= 0,54(5,43 10')' .=. 26. ' Й Р Отсюда коэффициент теплоотдачи равен: л!ил18 26 3,2!. !о-',, !г Ос Тепловые потери равны: Я = а ° Е(тч — 1!) Я=-84 3,14 О,'! .8 160 =3340 вт Задача № 3 — 2. Горизонталш!ая труба охлаждается гслнем при свободной конвекци;!. Определить, во сколько раз коэффициент теплоотдачп при охлаждении гелием отличается от коэффициента теплоотдачн прп охлажденш! той же трубы воздухом.

Расчет сделать для трех значений температур та ов: тт='О" С; 100 С и 300 С. Р е ш с и и е. Д; я горизонтальных труб при свободной копвекцпн мо. жст быть использовано критериальное уравнение (3 — 2) . Рг! Для газов можно принять ! = 1. Рг„ Тогда значение коэффициента теплоотдачи равно: 1 и=0,51 !" (,-Л() Рг! .47 Отсюда отношение коэффициента теплоотдачи а„при охлаждении гелием к коэффициенту теплоотдачи а„.„при охлансденни воздухом определится из уравнения: 1 1 4 Определяем физические параметры газов при заданных температурах е . тб, чад — б Для воздуха 1О Х 1Ов мв(ееа ет!м град о'с 100' С зоо' с 13,28 23,13 48,33 0,707 О,688 0,674 2,44 3,21 4,60 Таблица 3 — 7 Дли гелия у.10в мвуеел Х 1О ет7м град о'с 1ОО' С зоо' с 0,684 0,667 0,666 143 179 244 106 176 362 при Гг = 100' для воздуха: 'л ==. 321 ° 10 ~вт/м град; в.=- 23,13 ° 10 ~мг)еек; Рг =-0,688 (см.

Приложения, табл. 3) Подставляя в полученное выше уравнение значение физических параметрое газов при соответствующих температурах, получим: при 4, =-0'С вЂ” "' = 2 06; при 7 — — 100'С вЂ” "' = 2 03; Гввовд ивова при 4„== 300" С ""' = 1,90. ивова Задача № 3 — 3. В качестве тепловой изоляции используется щель шириной о —.5 см, заполненная воздухом. Определить количество тепла, проходящего через 1 м' поверхности, если температура горячей поверхности Г ==175' С, а холодной 7 =25' С. Решение. Задача относится к случаю свободное конвекцпи в ограниченном пространстве.

Эквивалентный коэффициент теплопроводности слоя воздуха (см. формулу 3 — 4) равен: >„, = з,).. 11ля вычисления в, определяем величину произведения (Бг Рг) . Определяющая температура равна: — * — — ' — — =- 10()' С У' Определяем значение критерия 47ж бе = аг,- Ь1; где 1 ! З7З (ЗЗ,1З 1Π— гР Определяем значение (07 Рг)7: (Бг Рг)7-†в- 92 1.104.0 688 63 6,104 В нашем случае (бг Рг)7 ) 10', определяем г„ во приближенной формуле (3 — 6): ( )1 г = 0,18(63,6 ° 10')"'е' = 5,08. Эквивалентный коэффициент теплопроводности воздуха равен: й„,.= 5,08 0,0321 = 0,163вт|л град.

Величина удельного теплового потока: ~7 = ' ' (175 — 25) =.=- 487 вт/л'. о,ыз О,ОЗ Задача И 3 — 4. Для лабораторной установки трсоуется подавать воду пс горизонтальной стеклянной труоке прн 77=80'С со скоростью 0,2 л! гк. Внутренний диаметр трубки д, =- 3лл, внешний диаметр аа = 6лл длина й = — 100 лл. Определить среднее значение коэффициента теплоотдачн и температуру 1 внутренней поверхности трубки, если средняя температура воды 77 = — 80'" С, температура внешней поверхности трубки.1 =-60"С. Р е ш е н н е, Эта задача относится к случаю теплообмена при вынужденном движении жидкости в трубе.

Определяющая температура равна 0=80' С. Значения физических параметров воды, соответствующие этой температуре: ' = 0,365 10 ~лР(еек; 8 = 6,32 10 ' 17град; й == 67,5 ° 10 Овраг(л град; Ргт-— — 2,21 (см. Приложения, табл. 4). Длл выбора крнтернального уравнения определяем значение 77еб ад )се, =-— О З, 1,10.З вЂ” 1640. В нашем случае )хет ~ 2300 и может быть использовано критерпальное уравнение (3 — 7). Примем 1,-"1 ) ' — — 1.