Теплопередача и гидродинамическое сопротивление Кутателадзе С.С. (1013703), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Поскольку 1/й)йач+йз* за счет термического сопротивления со стороны конденсирующегося пара, примем для первого шага итерации значение а1, равное 0,7 от определеяного по термическому сопротивлению йа'+йз*, т. е, а!а=О 7(ЬТ)/(йач+йзч) =0 7 37 28/3 84. 1Π— а=67 958 Вт/мч йе'=67958 1,5/(2,44 !О'2,678 1О а) =156. По формуле (11,3.7) !ч!ць=0,185+ +5,8/156 = 0,222; — !!з ( йбр ) из.= ка — (ч!цч = та /) 9,8!.1 ч!1з = 0,678 ) 0,222=7507 Вт,(мз К); йз* — — 1,332.10 а мз К,Вт; (2,805з 10 аа/ 1/й=йа*+йзь+йз' 3,84'1О '+1 332 10 — '=5,172 10 ' и'К/Вт; Тгт — Т, ~ (Т,г — Тзг)Р;; с,б, Т, — Таз= (Тгг — Тзг)Р; се бе (16.5.1) б= с,бг(Ты — Таз), где 1=1 — прямоток; 1=2 — протнвоток.
Значения функций Р, и Р, приведе. ны в табл. 16.2 и 16.3. Для перекрестного и пороллвльно-смешанного токов: 1 1 б= (҄— Т„) ( — + — 4.— ) ч йЕ 2сгб, ' 2гзбзг (16.5.2) Ты — Т„= Я/с,бб ҄— Т„= ч/сзбз. 311 4=37,28/5,172 ° !О '=-72080 Вт/мт, что больше принятого на первом шаге. Приняв для второго шага значение От=72 000 Вт/м', имеем: йе'=165,3; !хи*=0,22; о,=7442 Вт/(м'К); 1/Й=5,184.10-а м'К/Вт; 4=71914 Вт/м'. Прн заданном коэффициенте использования аппарата, равном 0,8, плошадь поверхности теплообмена должна составлять Р=Я/а!=2,277.10'/0,8Х Х71 914=3958 м', чему соответствует число трубок о=39,581(3,14 О,ОЗЗХ Х1,5)=254 шт.
При массовых стандартизированных расчетах подобные итерации легко алгоритмизируются для вычислений на ЭВМ (16.3). Поверочный расчет определяет тепловую мощность аппарата Я и конечные температуры теплоносителей (Тп, Ты) по заданным плошади поверхности теплообмена Р, начальным температурам теплоносителей (Тп, Т„) н коэффициенту теплопередачи й. Если значение й заранее не известно, то расчет ведется последоеатеяьными приближениями. При этом задаются вероятные значения й или Тм, Ттт. Расчет ведется по формулам: прямоток и противоток Та бл и ц а 16.2.
Значения функции Р~ в формулах (16.5.1) (при прямотоке) ал1<с,а,! с,п, с,п, ол о,зо о,зз о,озз Т а б л и ц а 16.3. Значения функции Р, в формулах (16.5.1) (при противотоке) ар!(р,ос! с,п, с,п, 05 о,зз о,озз о,зо Пример. Определить тепловую мощность Я воздухоохладителя противо- точной схемы и температуру воздуха Тн и воды Тм на выходе из него. Площадь поверхности нагрева Р=!000 м'! температура воздуха на входе Ты=- =333 К, расход 0,=28,5 кг/с, удельная теплоемкость с,| = 1,02 кДж/(кг К); температура воды на входе Тх1=298 К, Па=88,7 кг/с, се=4,19 кДж/(кг К), коэффициент теплопередачи 1=30,5 Вт/(м'К). Находим: ср161=1,02.28,5=29,1 кВт/К; ср,бг 29, 1 ЙР 30,5.1(зэ.
себе 4,19 88,7 сщбт 29, 1 ° 10з 0,08; — = = 1,05. Из табл. 16.3 Р,=0,615; подставляя в (16.5.1), получаем Та=71~ — (Т~~- — Тм) Рз=333 — (333 — 298) О 615 311,5 К; Тзз=Тм+(Тп — 7х,) Ррсрь0,/срСр= =298+(333 — 298) 0,615 0,08=298+1,72=299,7 К. 312 0 0,01 0,05 0,10 0,20 0,50 1,0 2,0 5,0 10,0 20,0 50,0 100,0 0 0,01 0,05 0,10 0,20 0,50 1,0 2,0 5,0 10,0 20,0 50,0 100,0 0,033 0,033 О,ОЗЗ 0,033 0,033 0,033 0,033 0,033 0,032 0,028 0,024 0,0!6 0,009 0,000 0,033 0,033 0,033 О,ОЗЗ 0,033 0,033 0,033 0,033 0,032 0,028 0,024 0,016 0,010 0,000 0,10 О,!0 0,10 0,10 0,10 0,10 0,09 0,09 0,08 0 306 0,04 0,02 0,01 0,00 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,09 0,08 0 06 0,04 0,02 0,01 0,00 0,28 0,28 0,28 0,28 0,27 0,26 0,25 0,21 0,14 0,09 0,05 0,02 0,01 0,00 0,28 0,28 0,28 0,28 0,28 0,26 0,25 0,23 0,16 0,10 0,05 0,02 0,0! 0,00 0,39 0,39 0,39 0,38 0,38 0.35 0,32 0,26 0,16 0,09 0,05 0,02 0,01 0,00 0,39 0,39 0,39 0,38 0,38 0,36 0,34 0,29 0,18 0,10 0,05 0,02 0,01 0,00 0,63 0,63 0,62 0,61 0,58 0,52 0,43 0,32 0,17 0,09 0,05 0,02 0,01 0,00 0,63 0,63 0,62 0,61 0,60 0,57 0,51 0,39 0,20 0,10 0,05 0,02 0,01 0,00 0,86 0,86 0,84 0,81 0,76 0,63 0,49 0,33 0,17 0,09 0,05 0,02 0,01 0,00 0,86 0,86 0,86 0,85 0,83 0,78 0,68 0,46 0,20 0,10 0,05 0,02 0,01 0,00 0,96 0,95 0,91 0,89 0,81 0,66 0,50 0,33 0,17 0,09 0,05 0,02 0,01 0,00 0,96 0,95 0,94 0,94 0,93 0,89 0,77 0,49 0,20 О,!О 0,05 0,02 0,01 0,00 1,00 0,99 0,95 0,91 0,83 0,67 0,50 О,ЗЗ 0,17 0,09 0,05 0,02 0,01 0,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 0,50 0,20 0,20 0,10 0,05 0,02 0,01 0,00 Тепловая мощность >с=с»>0>(Тп — Тж) 29,1(333 — 311,5) =626 кВт.
Вращающийся рггенеригор с металлической матрицей рассчитывается по >ормулам: максимальная мощность (при скорости вращения л-»аа)> (1 Рз д„,„,«йр,<дт); й=( — + — '~ > а> Р>а» (!6.5.3) при малой скорости вращения мощность т>+та (1 — е )(! — е ) >> =Яма«с х»1 Š— -- !ю +ач>, (16.5 4) т>т» аз Химина О»> 2,7 0,835/> = 0,687, а> Мими«>0««4 9'0 67й поэтому для обеспечения одинаковых температурных условий необходимо со- отношение площадей поверхностей теплообмена Рз >г«ДТ а а> 1,455. Р> ДТ»ая сг> а Поскольку Р>=р,йь получим соотношевие длин каналов Е, Р 4800 = 1,455 = 1,18.
5> Р> 1 хх ' 5920 3!3 где т>=а>Р>/(с0л); т,=охра/сбл; Р, — площадь поверхности, омываемой греющей средой со значением коэффициента теплоотдачи аб Р,, о,— то жс для поверхности, омываемой нагреваемой средой; <ДТ) — расчетная разность температур, вычисляемая как для рекуператора при данной схеме течения сред; л — частота вращения, с ', с — удельная теплоемкость материала матрицы, Дж/(кг К); 0 — полная масса матрицы, кг. Значении Р> и Р> определяются по всей плошади контакта с теплоносителем. Коэффициент нестационариости $=! достигается практически при л) )4 — 5 об/мин.
Пример. Сопоставить два типа поверхностей нагрева, представленных на рис. 169 [16.14]. Каналы вращающихся регенераторов работают в ламинарном режиме течения. Сечение канала на рис. !6.9,п рассматриваем как рав. посторонний треугольник, а на рис. 16.9,6 — как прямоугольник с отношением сторон 1: 5. Сопоставление производится при условии <ДТ>=!Дегп для поверхности теплообмеиа шириной 1 м. Индекс <!» относится к прямоугольному каналу и индекс «2» — к треугольному.
Используя данные табл. 5.1 и 5.5, находим 1>)п„«>=4,9, (ййе)>=76; 5)и«..>=2,7, Яйе)>=53. Рассчитываем эквивалентный гидравлический диа. метр 0„ =0,8355, 0»=0,675; периметр сечения отдельного канала Р> =бй, Р>=3,42Ь; общий омываемый периметр каналов, размещенных в сечении высотой й и шириной 1 м — Рх,=4800 мм, Раз=5920 мм. Отношение коэффициентов теплоотдачи каналов Рис. 16.9. Каналы вращающихся воздухоподогревателей газотурбинных установок: а — треугольные; Л вЂ” ерзмоугольлые При одинаковой скорости теплоносителя отношение гидродинамических сопротивлений запишется как Ар ьгь 0„53 Е, ! О, — 1 = 1,28.
Л)гг 0ьз йгйг 76 !.г г О. ! Таким образом, прямоугольные каналы в данном аппарате существенно эффективнее треугольных. При одинаковой фронтальной площади теплообменника (П=Ыегп) прямоугольная форма каналов приводит к уменьшению гидродинамического сопротивлении на 30%, а длины на 18%. С уменьшением высоты канала это преимущество возрастает. 16.6. ПОВЕРХНОСТИ ИНТЕНСИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА Основная масса теплообменных поверхностей выполняется из технически гладких и шероховатых труб, что обусловлено технологией их изготовления н, как правило, наименьшей загрязняемостью. В тех случаях, когда коэффициент теплоотдачи от одного из теплоносителей существенно больше коэффициента теплоотдачи к другому теплоносителю (а~~аг), то со стороны 1-го теплоносителя целесообразно развить поверхность теплообмена с помощью канонических или специальных форм оребрения.
Коэффициент полной икгемгизности орсбрения представляет собой отношение плотности теплового пото. ка на полной оребренной поверхности к плотности теплового потока на по. всрхности без оребрения Е,с= <а,р> (Е,рЕь+Е,) Т(перь), (16.6 1) где пе — коэффициент теплоотдачи к неоребренной поверхности Еь; <пе>— средний коэффициент теплоотдачи к полной поверхности Е=Е„+Е,г, Г,г— поверхность собственно оребрения; Е. — поверхность, не занятая ребрами: Еь — коэффициент эффективности ребра, учитывающий конечность его теплопроводности (см.
гл, 2, при Х,р-ьса Еь — ь1). Более подробно расчет таких по. верхностей см. (2.4, 7.2). Пример. На торце радиоэлемента (рис. 1610) смонтированы л медныь проводников радиусом Е=0,5 мм, длиной Е=!О мм, Х =400 ВтТ(м К), Площздь торца Ее=100 ммэ. Определить увеличение оттока теплоты с поверхности торца при наличии проводников, т. е, (ь),+Я~)ТОа, где мощность ь)о=- =аАТЕь рассеивается торцом, О =лпЕзДТ) „Ь Гп (ЬЕ) — проводниками (Ь = =)2пТ(л,Я)); 01=267(ре — лпйг) — поверхностью торца, свободной от про- 314 водников. Температура торца То=343 К, воздуха Т«=293 К Физические свойства воздуха при <Т>=(343-293)/2=318 К: Рг=0,7; Л=0027 Вт/(м.К); э=1,7 10-' м'/с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
