Теплопередача и гидродинамическое сопротивление Кутателадзе С.С. (1013703), страница 47
Текст из файла (страница 47)
!6.5. Коэффициент ф для различных а 2 — 2; б — г — гу; в — 3 — 330 в — 4 — би; д — б-бег (аг — любое чековое число]; в — 1-3 ным н двумя ярямоточнммн ходами; в — 1 — г с обонмя яротя- 304 а,я 'аа п,в Ог7 а,б г а а, 1 и, г п,я о, р о,я Р е) п,в о,г о,б п,г п,я а,я а,в 0,7 а,б о,я о,г п,б а,я о,в о,г О,б схем параллельно-смешанного тока Х вЂ” У: с одиям прямоточвым и двумя нротявоточнымн ходами; ас — 1 — а с одним противоточвоточвыми ходвмя; н — 1 — у с обоими прямогочными ходами 305 20 †66 огб ' Оу п,б ' О,у Р м) О,б Р з) пгг ОВ О,Ф Р и) а,о п,а и г о,а ' а п,1 п,г о,а о,4 п,к о,а ог п,в о,о а) пэ7 п,п а1 аг ПЛ Отв Оа О П Пвг ОВ ОО а) Рнс.
) 6.6. Коэффициент ф для схем 1 — 2 (а) и 2 — 4 (б) ири отсутствии пере- мешивання внешней среды между ходами внутритрубной среды о,о пт у о,п Рис. !62. Коэффициент ф для схемы ! — 2 ири 0=2 (а) и 6=3 (б) 306 п,х ' и п,т ог пг п,е а,а а,ап а) а,а и п1 пг ох а4 пп пб Р а) Та блица 16.1. Результаты расчета коэффициента теплопередачи в пленочном абсорбере бев учета и с учетом теплоты абсорбции Прамоток Параметр 0„= 0 ~ Ц„= 3726 квт Температура на выходе, К: раствора Тм воды Т„ Средняя разность температуры <ЬТ>, К, при ф=! Р )7 Поправочный коэффици ент ф Коэффициент теплопередачи й, Вт/(и'К) 305,5 301,4 308,2 301,0 10,61 ! 10,11 0,314 1,426 11,48 ) 9,39 0,291 0,83 1,0 0,97 685 ( 719 586 ! 717 20* 307 ! — 3 при разном соотношении прямо- и противоточных ходов (е — ж). Значение ф для аппаратов с одним ходом внешней среды Х=! и любым числом ходов внутритрубной среды У=тат принимается так же, как для теплообменника 1 — 2.
При отсутствии перемешивания внешней среды между ходами внутри- трубной среды значение ф следует принимать по рис. 16.6. На рис. 16.7 приведены значения ф для аппаратов с разной степенью не. равномерности тсплообмена, характеризуемой величиной Ь = (йР)И, (16.3.7) (йР)71 ' равной отношению произведений коэффициента теплопередачи на площадь поверхности теплообмена в зонах с противотоком и прямотоком. Теплообмепные аппараты с последовательно-смешанным током различаются расположением пакетов труб и соотношением площадей их поверхностей.
Лля конкретных схем такого типа значение ф определяется по рис. 16.8. Кроме параметров Р и )с в номограмме использована величина А, равная отношению площади поверхности нагрева прямоточной части аппарата Р„а,„ к полной плошади теплообмена всего аппарата Г. Подробнее о расчетах теплообменных аппаратов см. (7.2, 12.8, 15.18, 16.1, 16.2, 16.!1 — 16.15, 16.17, 16.18). Пример. Оценить погрешность определения средней разности температур и коэффициента теплопередачи в пленочном абсорбере бромисто-литиевой холодильной машины без учета теплоты абсорбции Я, в выражении (16.3.1).
Параметры водного раствора (.1Вг: температура на входе Тп ††,2 К, расход бр=65 кг/с, теплоемкость с,=!,88 кДж/(кг К); параметры воды: Та|=296 К; Па=207 кг/с. Площадь поверхности теплообмена Р=644 м'. Схема движения воды — двухходовая с общим противотоком (рис. 16.3,е) или с общим прямотоком (рис. 16.3,ж), Теплота абсорбции водяного пара раствором Я„=б.г.а=3726 кВт, Ь о х Ю х х о о о х о х х х о лх хо х х хз о 3 ох ох х х х я $ х о \ с:» ~о с:," 308 Измеренная тепловая мощность апнарата при противотоке 4680 кВт, при прямотоке — 4333 кВт.
Как видно из табл. 16.1, учет теплоты абсорбции повышает расчетный коэффициент теплопередачи при противотоне на 5 Т«, при прямотоке на 22 Те. 16.4. КОРРЕКЦИИ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ Коэффициент теплопередачи рассчитывается по формулам: для плоских разделяющих поверхностей (стенок) (16.4.!) для трубчатых разделяющих поверхностей плошадью г=п0,(.п й = (Яг«+Ля«+Ля«) '= + — ' 1п + ' ), (16.4.2) «г0г 2)гст 0г ««0« ) где 0ь 0п О, — внутренний, наружный и расчетный диаметры труб (например, 0г=0« или 0;=(0~+0«)/2)! Š— длина пакета труб; и — число труб в пакете. Как правило, физические свойства, входящие в формулы для определе. ния коэффициентов теплоотдачи а, относятся к средним температурам теплоносителей на выбранных длинах расчетных отсеков аппарата. При течениях с поворотами и другими геометрическими факторами, уменьшающими эффективность омывания поверхности нагрева теплоносите лем, вводятся коэффичиенты омываниа Обычно они устанавливаются нормативно для конкретных типов аппаратов (например, в нормах теплового и аэродинамического расчета паровых котлов [9,3, 15.18)) или на основе иссле.
дований гидродинамики аппарата на физических или математических моде. лях. Дополнительные термические сопротивления вследствие загрязнения поверхностей теплообмена в процессе эксплуатации аппаратов учитываются также на основе экспериментальных наблюдений и нормативных материалов Лучистая составляющая коэффициентов теплоотдачи обычнодолжна учитываться или при значительном объеме пространства, в котором движется один из теплоносителей (например, теплоотдача от горячей воды, текущей в нагревательном приборе, к воздуху в обогреваемом помещении), или при большой оптической плотности высокотемпературного теплоносителя (например, термическая плазма при больших давлениях, запыленный газ и т.
п.). 16Л. ХОД РАСЧЕТА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ Обычно в расчетах теплообменных аппаратов известны или назначаются приближенно по предварительным соображениям начальные параметры тепло. носителей (лля однофазных сред — Тп и Тм, для многофазиых сред — йп н йз,) и эффективная поверхность теплообмена К При поверочном расчете определению подлежат выходные параметры теплоносителей (Т,„Ттз или Ь|ь Игз) и тепловая мощность аппарата Я.
Если предварительно заданы или при- 309 ближенно оценены (), Ьп, йп, йю, йзь то определению подлежит поверхность нагрева аппарата Т. Конструкторский р ас чет, т. е. определение поверхности нагрева по заданным тепловой мощности аппарата и температурам теплоносителей прн входе и выходе из аппарата не вызывает принципиальных затруднений Для наиболее распространенных аппаратов методы расчетов теплопередачи и теплообменных поверхностей определенным образом нормируются (15.18). Пример.
Выполнить тепловой расчет подогревателя водного раствора г)аОН (массовая концентрация 30 Тр). Подогрев осуществляегся от Те,=- =303 К до Т„-363 К при расходе раствора бэ=)0 кг/с. Греющая среда— сухой насыщенный водяной пар при Тр=378 К, чему соответствует г=2,244Х Х10р Дж/кг. Конденсат отводится практически не переохлажденным. Вертикальный многоходовой подогреватель выполнен из гладких стальных трубок ЗО/33 мм длиной 1,5 м. Теплопроводность материала трубок Х„= =50 Вт/(м К).
Скорость течения раствора о= 1,5 и/с. Коэффициент использования поверхности нагрева (по опытным данным) равен 0,8. При Тп=Тм-378 К разности температур ЬТ,=378 †303= К; пТт= 75 — 15 =378 — 363=-15 К; С ЛТ> = = 37,28 К. 1п 75/15 Средняя температура раствора <Тт> 7 — с/4Т> = 378 — 37,28= =340,72 К.
Прн этой температуре для данного раствора: э=4 10 — ' м'/с; Рг=31; 1=0,61 Вт/(м К); с =3682 Дж/(кг К). Тепловой поток и расход пара при потерях в окружающую среду, равных 3% тепловой мощности аппарата (т. е. при заданном тепловом КПД 0 =0,97): С!=гэбэ(Трэ — Тм)т! '=3682 1О (363 — 303)/097 2,277 !0' Вт; О,=Я/г=2,277. 1О'/2,244 !ОР = 1,015 кг/с. Коэффициент теплоотдачи со стороны раствора ар определяется по 1,5 0,03 формуле (7.3.2): число Рейнольдса раствора Ке= =!1 250; коэф- 4 10 фициент гидравлического сопротивления по формуле (7.!.3) ь=0,316Х Х1! 250-и'=00307; число Нуссельта для раствора )т)их=00307 11250Х )с Х 31(40Ч0 0307 (3!т~з — 1) +8)-~ = 15295; аэ = — Хп, = 061 15295/003= (), =3!!О Вт/(м'К). Для удобства расчета теплоотдачн со стороны конденсирующегося пара площадь поверхности теплообмена определим по наружному диаметру тру. бок г=п))рЕп, где и — число трубок в аппарате.
Тогда термическое сопротивление раствора и стенки трубки 0,033 1,5 1О )7 Р+)7 '= ' + ' =3,84 !О ° мз К/Вт. 3110 0,03 50 Термическое сопротивление стенки трубки здесь учтено по формуле для пло. ской стенки, что при соотношении диаметров, равном 1,1, вполне приемлемо. Для определения коэффициента теплоотдачи со стороны конденсирующегося 3!О пара необходимо задаться плотностью теплового потока и по ней найти число Рейнольдса пленки конденсата йе'=а!С/(!ь'г). Для воды прн Т"=378 К: ч'= =2,805.10 †' мз/с; р'=2,678 1О ' Па с; !ч'=0,678 Вт/(м К); Рг'=1,67.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
