Ветров Группа Э4-82Б (Дз 1-2)

Прямой поток: (воздух)ТеплыйkgРасходGT := 3.5⋅sОбратный поток: (азот)ХолодныйРасходkgGX := 3.5⋅sДавление на входе:p хвх := 0.12⋅ 10 ⋅ Pa6Давление на входе:p твх := 0.6⋅ 10 ⋅ PaТемпература на входе:Ттвх := 300 ⋅ K6Температура на выходе: Тхвых := 290 ⋅ KТемпература на выходе: Ттвых := 140 ⋅ KОпределение температуры на входе обратного потока в теплообменникРавенство тепловых нагрузок() ()GT⋅ h твх − h твых := h хвх − h хвых ⋅ GXТеплый поток3 Jh твх := 425.27⋅ 10 ⋅kg3 Jh твых := 260.42⋅ 10 ⋅Холодный потокkg3 Jh хвых := 300.74⋅ 10 ⋅kgЭнтальпия на входе для обратного потокаh хвх := h хвых −(GT⋅ h твх − h твых)3= 135.89⋅GX10 JkgПри данном давлени и энтальпии определяется температура входа обратного потокаТемпература на входе:Тхвх := 132.26⋅ KВыбирана пластинчато-ребристая поверхность с прерывистыми рёбрами типа 4/2для горячего потока (табл 4.7 стр 325)Геометрические характеристики:Высота ребра:l т := 4 ⋅ mmШаг рёбер:t т := 2 ⋅ mmТолщина ребра:δpт := 0.15⋅ mmРасстояние между прорезями:∆т := 1 ⋅ mmЭквивалентный диаметр:d Эт := 2.50⋅ mmПлощадь поверхности рёбер вединице свободного объёма:mSсв.рт := 1081⋅3m222Площадь поверхности проставочныхпластин в единице свободного объёма:Компактность по свободному объёму:Коэффициент оребрения:mSсв.пт := 519 ⋅3m2mSсвт := 1600⋅3mSсв.рт= 0.676SсвтКоэффициент стесненияγт := 0.285Толщина пластиныδп := 1 × 10−3mВыбирана пластинчато-ребристая поверхность с прерывистымирёбрами типа 12/4 для холодного потока (табл 4.7 стр 325)l х := 12⋅ mmВысота ребра:Шаг рёбер:t х := 4 ⋅ mmδpх := 0.25⋅ mm∆х := 2 ⋅ mmТолщина ребра:Расстояние между прорезями:d Эх := 5.69⋅ mmЭквивалентный диаметр:2Площадь поверхности рёбер вединице свободного объёма:mSсв.рх := 534 ⋅3mПлощадь поверхности проставочныхпластин в единице свободного объёма:mSсв.пх := 169 ⋅3m2Компактность по свободному объёму:2Коэффициент оребрения:mSсвх := 703 ⋅3mSсв.рх= 0.76SсвхКоэффициент стесненияγх := 0.153−3δп := 1 × 10mОпределены теплофизические свойства тёплого потока программойREFPROP при средней температуре и данном давленииТолщина пластиныСредняя температураТТ.СР :=( Ттвх + Ттвых)26Давлениеp твх := 0.6⋅ 10 ⋅ PaПлотностьkgρт := 9.5925⋅3mТеплопроводностьλ т := 20.394⋅ 10−3 W⋅m⋅ K= 220 K−6Динамическая вязкостьμт := 14.532⋅ 10⋅ Pa⋅ sУдельная тепл оёмкостьС РТ := 1.0235⋅ 10 ⋅Число ПрандтляPr т := 0.72933J3kg⋅ KОпределены теплофизические свойства холодного потока программойREFPROP при средней температуре и данном давленииСредняя температураТХ.СР :=(Тхвх + Тхвых)2Давление= 211.13 K6p хвх := 0.12⋅ 10 ⋅ PaПлотностьkgρх := 1.9174⋅3mТеплопроводностьλ х := 19.197⋅ 10Динамическая вязкостьμх := 13.510⋅ 10Удельная тепл оёмкостьС РX := 1.0437⋅ 10 ⋅−3 W⋅−6⋅ Pa⋅ s3Число Прандтляm⋅ KJkg⋅ KPr x := 0.73449Тепловая нагрузка аппарата через энтальпию()5Qт := GT⋅ h твх − h твых = 5.77 × 10 W()5Qх := −GX⋅ h хвх − h хвых = 5.77 × 10 WОпределение площадейЗадана скорость теплового поток аmwT := 3.86⋅sПлощадь свободного сечения (теплого):GT2Fсв.т :== 0.095 mρт⋅ wT()Скорость холодного потокаwX =GX⋅ ρт ⋅ wT⋅ ( 1 − γт ) ⋅ l тρх⋅ GT⋅ ( 1 − γх) ⋅ l х3.5⋅kgs⋅ 9.5925⋅kg3⋅ 3.86⋅m=1.9174⋅kg3⋅ 3.5⋅mkgsms⋅ ( 1 − 0.285) ⋅ 4 ⋅ mm=5.43⋅ m⋅ ( 1 − 0.153) ⋅ 12⋅ mmsПлощадь свободного сечения (хол одного):3.5⋅GXkgs2Fсв.х === 0.336⋅ mρх⋅ wXkg 5.43⋅ m1.9174⋅⋅s3mЧисла Рейнольдса, Прандтля, НусельтаТеплый потокReT :=Холодный потокd Эт⋅ wT⋅ ρтμт3= 6.37⋅ 10ReХ :=Pr т = 0.729d Эх⋅ wX⋅ ρхμх3= 4.387⋅ 10Pr x = 0.73411Nuт := 0.0022⋅ ReT1.16⋅ Pr т30.74Nuх := 0.1⋅ ReХ= 51.23⋅ Pr x3= 44.725Коэффициенты теплоотдачи ( табл.4.80 стр 327)j T := 0.0022⋅ ReTαT :=1.16− 1j T ⋅ ρт⋅ wT⋅ С РТ2 μт⋅ СРТ  λ т 3−3= 8.935 × 10= 417.911 ⋅W2m ⋅K0.74−1j X := 0.1⋅ ReХαX :=j X ⋅ ρх⋅ wX⋅ СРX2 μт⋅ СРX  λ т 3= 0.011= 149.648 ⋅W2m ⋅KКоэффициент теплопередачи, отнесённый к поверхности тёплого потока,средняя разница температур, площадь поверхности теплообменаλ p := 150 ⋅Теплопроводностьалюминивевого сплаваWm⋅ KКПД оребрённых поверх ностей по тёпл ому и холодному потокам:mT :=2 ⋅ αT= 192.737λ p ⋅ δpт1mX :=m mT⋅ lт  2  = 0.953tanh ηP.T :=2 ⋅ αXλ p ⋅ δpхηP.X :=mT⋅2Sсв.ртSсвт(1m mX⋅ lх  2  = 0.914tanh lтηт := 1 −= 89.338)⋅ 1 − ηP.T = 0.968ηX := 1 −lхmX⋅2Sсв.рхSсвх()⋅ 1 − ηP.X = 0.935Коэффициент теплопередачиδpт ⋅ SсвтSсвт⋅ Fсв.т 1kτ := ++ αT⋅ ηт λp ⋅ Sсв.рт αX⋅ ηX⋅ Sсвх⋅ Fсв.х −1= 128.948 ⋅W(m2⋅K)Средняя разница температур∆ТСР :=( Ттвх − Тхвых) − (Ттвых − Тхвх) ( Ттвх − Тхвых) ln ( Ттвых − Тхвх) Площадь поверхности теплообменаQт2FT :== 507.206 mkτ⋅ ∆ТСРОсновные геометрические характеристикиСвободный объём каналовFT3Vсв.т :== 0.317⋅ mSсвтFT3Vсв.х :== 0.721⋅ mSсвхВысота тепл ообменник аH :=Vсв.тFсв.т= 3.354 m= 8.822 KПлощадь полного поперечного сечения теплообменника (без учёта толщиныразделительных пластин)F :=Fсв.т1 − γт+Fсв.х1 − γх2= 0.476 mСторона квадратасечения теплообменник аB :=F = 0.69 mЧисло слоёв пластин при толщине разделительных пластин 1 ммN :=ПринимаетсяB(l т + δп + l х + δп)= 38.327N=38Гидродинамическое сопротивление собственной поверхности тепл ообменник аопределяется по формуле(fT := 0.24⋅ ReT)− 0.13(= 0.0772ρт ⋅ wT ⋅ H∆p Tт := 4 ⋅ fT⋅2 ⋅ d Эт)fX := 0.12⋅ ReХ− 0.08= 0.06124= 2.947 × 10 ⋅ Paρх⋅ wX ⋅ H∆p Тх := 4 ⋅ fX⋅2 ⋅ d Эх3= 4.092⋅ 10 PaГидродинамическое сопротивление на расширние и сужение потока (граф.

4.32стр. 333)Kc.т := 0.7Kе.т := 0.55Kc.х := 0.8Kе.х := 0.57 ρ ⋅ w 22 т T  = 115.681 ⋅ Pa∆p Пвх.т := 1 − γт + Kc.т ⋅2 ρ ⋅ w 22 т T  = −68.27⋅ Pa∆p Пвых.т := − 1 − γт ⋅ Kе.т ⋅2 ρ ⋅ w 22 х X  = 50.269⋅ Pa∆p Пвх.х := 1 − γх + Kc.х ⋅2 ρ ⋅ w 22 х X  = −27.918⋅ Pa∆p Пвых.х := − 1 − γх ⋅ Kе.х ⋅2Гидродинамическое сопротивление от поворота на 180 градa := 180degξ т :=  sina 24  a   + 2 ⋅  sin   = 3  2   2 ξ х :=  sin24  a   + 2 ⋅  sin   = 3  2   2  ρ ⋅ w 2 т T  = 214.387 ⋅ Pa∆p Пт := ( ξт ) ⋅2a  ρ ⋅ w 2 х X  = 84.886⋅ Pa∆p Пх := ( ξ х) ⋅2Суммарное гидродинамичес кое сопроивление4∆p T := ∆p Tт + ∆p Пвх.т + ∆p Пвых.т + ∆p Пт = 2.973⋅ 10 Pap хвхQ-T диаграмма0 Q  тt1 := Ттвх  Ттвых q2 :=0 Q  хt2 := Тхвых  Тхвх 300250t1t220015010002× 1054×10q1 , q2p твх∆p Х3∆p Х := ∆p Тх + ∆p Пвх.х + ∆p Пвых.х + ∆p Пх = 4.2⋅ 10 Paq1 :=∆p T5= 4.955⋅ %= 3.5⋅ %.