Сборник задач и примеров расчёта по теплопередаче М.М. Михалова (1013671), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Для выбора критериального уравнения определим зна- Н чение критерия Пекле: Ре —: — - . Определяем физические параметры а сплава при г7 —— . 400"С. Л = 26,63 етом град; С == 879 дж(кг град; р = 775 кг!мз (см. Приложения, табл. 6). Критерий Пекле; р м! 5 0,0!4 879 775 а 26,63 Значение Ре> 200, следовательно, для расчета должно быть использовано критериальное уравнение (3 — 35): Уи ..= 3,3 + 0,014 ° 1800" =8,91.
Коэффициент теплоотдачи а =- =- ' ' ' == 16 900 вт7ме град. Ха! Л 8,9! 26,68 0,0!4 Задача № 3 — 16. Рассчитать трубчатый теплообменный аппарат для подогрева воздуха, протекающего в межтрубном пространстве, если температура его на входе 1 200'С, на выходе ! =. 700 С, й давление воздуха на входе Р! — 80 наем-'. В качестве теплоносителя может быть использован жидкий натрий в количестве 6!=25 кг!сек с температурой на входе в аппарат ! ==. 1100"С, на выходе 1 = — 500'С. Аппарат состоит из трубок с внутренним диаметром д! =10мм, толщиной стенки 5 == 1,5мм и работает по принципу противотока. В ре- 59 зультате расчета должны быть определены следующие величины: производительность аппарата по воздуху 6,! поверхность нагрева Р; число трубок г; длина трубок Ь; диаметр кожуха Й»; необходимая скорость воздуха и, в межтрубном пространстве; потери давления на трение в трубках.
Потери давления по тракту воздуха в теплообменном аппарате не должны превышать 6»5 от начального давления Р = 80и,'см'. 1э е ш е и и е. Опрелелим среднюю температуру жидкого натрия тсплоемкость и плотность жидкого натрия при этой температуре равны: С, = 1,269 1О' дск/кг град; й, = 757 кг/мг (см. Приложения, табл. 6). Количество тепла, отданное жидким натрием в теплообменном аппарате, сс ставляет; !е' =- О! ° С, (! — (~ ) = 25 1,269 10'(1100 — 500) = 19,0 10»вт. Средняя температура воздуха Параметры воздуха, соответствующие этой температуре и давлению Р=-80 и/см»: С, =-1,08.10»дж/кг.град;)., =-5,48 10 ~ вт/м.
град; 71,2 10 ' 10,1 — — = 9,0 1О л!»/сек 80 р ==-0,49 = 3,9ке/мг 80 10,1 (см. Приложения, табл. 3). Определим иеобхолимое количество воздуха: !9,0 О».— — -- - — —..- -,— =. --,— '- — — =35 кг/сек. (1" 1 ) 1 08 10з(700 — 200) Е, Средний температурный напор в теплообменном аппарате определим по формуле (3 — 42): — (! 100 — 700) — (500 — 200) 500 — 200 Поверхность нагрева может быть вычислена из уравнения тепло- передачи: (е =--/».Р М, отсюда Среднее значение коэффициента теплоперелачи лолжно быль вычисле- но по уравнению (2 — 3): ! 5 1 а~+ Л+ а, 80 Термическим сопротивлением металлической стенки трубы, вследствие 8 ее малой толщины и высокой теплопроводности, пренебрегаем: „— = О.
Значение коэффициента теплоотдачи а, со стороны жидкометалличес- кого теплоносителя значительно превосходит значение в, со стороны воздуха 1см. задачи 3 — 5; 3 — 9; 3 в 10; 3 — 14; 3 в 15). Следовательно, можно принять и = м,. Для определения и, может быть использовано уравнение (3 в 11), в котором определяк1щим размером является экви- валентный диаметр межтрубного пространства д„,. Принимаем шахматное расположение трубок в пучке при размеще- нии их осей в вершинах равносторонних треугольников со стороной 5 = 1,4д„где д, — наружный диаметр трубки, равный: и', =- г1, —;- 28 =- = 10+ 2 1,5 =- 1Змм.
Значение д,„, определим по формуле (3 — 47); г1„, =- д ~1,1 („— ) — 1 1 = 13 [1,1 1,4' — 1! = 15,1 млг. Для выбора наиболее рациональных размеров теплообменного аппара- та сделаем расчет для трех значений скорости воздуха в межтрубном пространстве ш, = 60;80; 100м/сек; данные расчета приведены в таб- лице 3 — 12. Расчет ведется в следующем порядке. Определяем значение Лег в межтрубном пространстве: Значение й'и равно: Л'и, = 0,018 Яе~)'. Определим значение х,: Ио~Л~ Гавра,48.1Ь-~ О,9181 Площадь поверхности нагрева всех трубок Площадь поперечного сечения межтрубного пространства." 6, 38 898 рмм, 3,9 и, в, Число трубок может быть найдено на основании следугощих соображений.
Площадь мсжтрубного пространства, приходящаяся на одну трубку, равна: пЙ~ Г" = 0,88653 Принимая во внимание, что 5 — -- 1,4д„получим: ) = — 0,886. 1,4.й' -- .' — ' =- 0,951д' =- 0,951.0,013' =.. 1„61.10 ' м2. Число трубок 2 равно: г р2г19 Г= 1,61' Определим длину 1рубок й из условия Е и д,.й =- Г, отсюда Ь = . р р и ф 61 Определим площадь, занимаемую на трубной доске трубками Р т тт.И1 7 я.0,013 1 33 тр Площадь поверхности трубной доски при полном ее использовании равна поперечному сечению кожуха и может быть вычислена, как сумма площади поперечного сечения межтрубного пространства и площади, занимаемой в поперечном сечении трубками: Р.=Ра+Р„.
Внутренний диаметр кожуха равен: 77„= )ттг — ° Р, = '~ '0,785. Р„ Сумма площадей поперечных сечений всех трубок по их внутреннему диаметру составляет: Р, = Я вЂ ' ' = 0,785.10 'Я. Определим скорость движения жидкого натрия От 25 3 3 !О в тьрт ттт.757 Г, Определим значение коэффициента тсплоотдачи от жидкого натрия к внутренней поверхности трубок. Для выбора критериального уравнения вычислим значение критерия Ре (см. уравнения 3 — 34 —:3 — 36); Ре =— ввт.
ат ат Определим значение коэффициента температуропроводности а!: Хт а,= —.-- С,р,' ПРи т = 800т С Х! =54,4втди град (см. Приложения, табл. 6). 54,4 г 1 260.1ог757 —— 06,0.10 74р(еек трт.0,01.10в твт.10в 56,5 56,5 Определим значение критерия Лти! с учетом возможного загрязнения трубок по формуле (3 — 36): 1 Лти 0 7 Рев Коэффициент теплоотдачи от жидкого натрия к поверхности трубки равен= Полученные значения а! подтверждают сделанное ранее предположение о пренебрежимо малом значении термического сопротивления теплоотдачи со стороны жидкого натрия (см. табл. 3 — 12). Определение потерь в межтрубном пространстве Полное падение давления по тракту воздуха определим по формуле (3 — 56).
Считаем потери на трение в межтрубном пространстве постоянными: Ь рвтвр ЬРт ввв 2 В нашем случае для всех рассчитанных режимов !Зе > !00.10', следовательно, значение ",,р надо вычислить в соответствии с формулами (3 — 62) и (3 — 64). Определим значение Т„из условия: Я == ао Р(г„— (п)1 тогда Т вЂ” — Т(, -!- — = (450 + 273) !- , !0,0.10 Для всех значеной скорости гае получим: Т .
== 1075 К(см. табл. 3 — 13), следовательно: е р е — о.м 1 49 — о,оо 1 .-.- 1 (1,32 13 йе! — 1,64) е ' (1,82 12 !7е( — 1,64) е Определим потери давления на местные сопротивления: .Ре 7е ЬР,, = 2 Примем следующие значения ".„,: на вход в межтрубное пространство ( =- 1,5; на выход из межтрубного пространства (,, =- 1,0; на огнбание перегородок, поддерживающих трубки, примем "„, = 0,5 (см.
табл. 3--5); тогда ЬР, равно: о Звме ЬР 20е х 20 ' ' е=.39 пеот 2 2 Полное падение давления по тракту воздуха равно: ЛР = ЬР„-. бР.. Результаты расчета приведены в табл, 3 — 13, О пределение потерь давления жидкого натрия в трубках Определим значение )се! для жидкого натрия: !е! = 164,6.10 о к.век)мо (см. Приложения, табл. 6) мд йгРе ме ° 0,01.767 1 62 104 У (ее 164,6. 10-' Для всех рассчитанных режимов значение )се7 < 10"', следовательно, (,р может быть вычислено по формуле (3 — 61) 0,316 "1 Оде 17е Потери давления в трубках равны: Результаты расчета приведены в табл. 3 — 14. Из проведенного расчета следует, что наименьшая поверхность нагрева получается на режиме при скорости воздуха в межтрубном пространстве пео = 100 м(сек, потери давлении по тракту воздуха составляют 4 31'10е'100 -, о 80 10е Таблица 3 в 73 17тт, м/сек 60 60 ! 82 | 65,5 55,0 54100 54100 54100 1075 1075 !07ет 1,01.10" 1,345 10' 1,68.10' 0.0!49 ! 0,0141 ~ 0,0134 ~тр '3600 6400 10000 1Г, (м,тсск)е 2,16 2,3! 2,43 0 0151 ' 0 О!5! 0 0151 аэко 14.9 10' ~ 27,0.10е 41,7 !Ое ЬР р, ет/ме ЛРтр кбме 140.10е ' 250.10е 390 10' ! ) !54,9 10е '~ 277 10е ~ 431 !Ое ! ЛР, кбм' 7'аблица д — 14 !7те лцтсек ~ 60 ) 80 ! 100 ( 0,452 ~ 0,606 0,755 11тт, м7сек 0,204 ' 0,367 ! 0,57 11т-, м7сект р Яе ! 2,09 10' ! 2,8 !О' ' 3,48 !О' 77„оке 12,9 13,6 0,0263 ) 0,0245 0,0232 тр ЛРтр к7м~,: 2,03 3,4 5 †.3647 ие, гт/ме град 660 825 985 Задача № 3 — 17, Определить среднее значение коэффициента тепло- отдачи при свободной конвекции и тепловые потери с 1 пог.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
