1 (1176233), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Определение среднего температурного напораВид расчетной формулы для определения среднего температурного напоразависит от направления движения теплоносителей, которые могут двигаться посхеме: прямотока, противотока, перекрестного тока и смешанного тока.

Припрямотоке и противотоке средний температурный напор определяется каксредний логарифмический:16tср tб  tмtln бt м(4.5)где: t б и t м - больший и меньший температурные напоры между теплоносителями на входе и выходе из теплообменника, оС.Формула (4.5) приt б 1,4 с точностью до 1% может быть заменена форt ммулой для среднего арифметического температурного напора:tср tб  tм2(4.6)При всех других видах движения теплоносителей t ср определяется поформуле:t ср t б  t м t .t бlnt м(4.7)где:  t - поправка, которая зависит от двух вспомогательных величин:t1  t1R;t t22t 2   t 2pt   t 1(4.8)1Нижний индекс «1» определяет температуру первичного теплоносителя;индекс «2» - температуру вторичного теплоносителя.

Верхний индекс «I»(штрих) определяет температуру теплоносителя на входе в теплообменник; индекс «II» (два штриха) – температуру теплоносителя на выходе из теплообменника.Зависимости  t  f R, P рассчитаны для различных схем движения те-плоносителей и приводятся в [4] и прил. 7.4.2. Определение коэффициента теплопередачиЕсли толщина стенок труб невелика по сравнению с диаметром17( d 2 / d1  2 ), то для определения коэффициента теплопередачи можно пользоваться формулой для плоской стенки:k1,1  1 1   2(4.9)где: 1 ; 2 – коэффициенты теплоотдачи с внешней и внутренней сторон стенки, Вт/м 2  град;  – толщина стенки, м;  – коэффициент теплопроводностиматериала стенки, Вт/м·град.Загрязнение поверхности теплообмена обычно учитывается коэффициентом использования поверхности теплообмена.

Действительный коэффициенттеплопередачи равен:k действ    kгде:  = 0,7…0,8.(4.10)4.3. Определение коэффициентов теплоотдачи1. Теплоотдача при течении жидкости в гладких трубах:- для ламинарного режима течения средний коэффициент теплоотдачи определяется по формуле [6]:0,33Nu ж,d  0,15 Re 0,33ж,d  Prж,dPr  ж  Prст 0,1 Grж,d  Prж 0,25 е ,(4.11)- для турбулентного режима течения средний коэффициент теплоотдачиопределяется по формуле:N u ж,d  0,021Re 0,8ж,dгде: Re ж,d dPrж  Prст Prж0,43 0,25– критерий Рейнольдса; Prж еa(4.12)– критерий Прандтля присредней температуре жидкости; Prст – критерий Прандтля при средней температуре стенки; Grж,dg Td 3– критерий Грасгофа при средней температуре218жидкости.Входящие в критерий величины обозначают:d– определяющий размер, м;  – средняя скорость движения жидкости, м/сек.; - коэффициент кинематической вязкости жидкости, м 2 /сек; a – коэффициент температуропроводности жидкости, м 2 /сек; g – ускорение свободного падения, м/сек 2 ;  – температурный коэффициент объемного расширения, 1/оС;T  Tж  Tc – температурный напор между средней температурой жидкости исредней температурой стенки, 1/оС  е – коэффициент, учитывающий изменениесреднего коэффициента теплоотдачи по длине трубы, [4].2.

Теплоотдача при вынужденном поперечном омывании труб:- теплоотдача при поперечном омывании одиночной круглой трубы можетбыть рассчитана по соотношениям [6]:при 5 < Re < 1033N u ж,d  0,5 Re 0,5ж,d(4.13)Prж  Prст N u ж,d  0,25 Re 0,6ж,d60,37 Nu ж  0,023 Re 0.8ж Prж при Re = 3·10 - 2·100, 25Prж0,38 5при 10 < Re < 2·105PrжPr  ж  Prст 0,38  Pr ж Prст 0, 25(4.14)0, 25(4.15)В формулах (4.13…4.15) за определяющий линейный размер принят внешний диаметр трубы, а за определяющую температуру – средняя температуражидкости; исключение составляет Prст , выбираемый по средней температурестенки трубы.Формулы (4.13…4.15) справедливы, если угол  , составленный направлением потока и осью трубы, называемый углом атаки, равен 90 о.

Если угол  90 , теплоотдача уменьшается. Для оценки ее уменьшения при  30...90 используют зависимость:   90 1 0,54 cos 2  (4.16)19где:  , 90 – коэфф. теплоотдачи соответственно при   90 и   90  ;- теплоотдача при поперечном омывании пучков труб. Чаще всего встречаются два основных типа трубных пучков: шахматный и коридорный. Выделяют три основных режима омывания и теплоотдачи в поперечно-омываемыхтрубных пучках: ламинарный, смешанный и турбулентный. На основании исследований теплоотдачи сделан ряд общих выводов: средняя теплоотдача первого ряда различна и определяется начальной турбулентностью потока; начиная примерно с третьего ряда, средняя теплоотдача стабилизируется, так как вглубинных рядах степень турбулентности потока определяется компоновкойпучка, являющегося системой турбулизирующих устройств.

Теплоотдача пучков труб зависит от расстояния между трубами. Это расстояние принято выражать в виде безразмерных характеристик S1/d и S2/d, называемых соответственно относительными поперечным и продольным шагами.При смешанном режиме ( Re  10 3...10 5 ) средний коэффициент теплоотдачиопределенного ряда пучка определяется:N u ж,d  c Re nж.d PrPrж0,33  ж Prст0, 25 i s(4.17)где: c = 0,41 и n = 0,6 – для шахматных пучков; с = 0,26 и n = 0,65 – для коридорных пучков.Определяющим размером является внешний диаметр трубок пучка.

Заопределяющую температуру принимается средняя температура жидкости. Скорость жидкости, входящая в критерий Re ж,d , подсчитывается по самому узкомупоперечному сечению ряда пучка. Поправочный коэффициент  s учитываетвлияние относительных шагов. Для глубинных рядов коридорного пучка: s  (S 2 / d )  0,15 , для шахматного:1при S1/S2  2 s  (S1 / S 2 ) 6 ; при S1/S2  2 s  1,12 i – поправочный множитель, учитывающий изменение теплоотдачи в началь-20ных рядах труб. При S 2 / d  4 поправку  i можно определить по диаграмме,приведенной в [4].Для определения коэффициента теплоотдачи всего пучка в целом необходимо произвести осреднение средних значений  , полученных для отдельныхрядов:in  i Fi ,i 1in(4.18) Fii 1где:  i – средний коэффициент теплоотдачи i -го ряда; Fi – суммарная поверхность теплообмена трубок i-го ряда; n – число рядов в пучке.Если F1  F2  ...  Fn формула упрощается: где 1  1 31   2  (n  2) 3,n(4.19) 2   2 3Для чисел Re ж,d = 10 …200 – для шахматных пучкови Re ж,d = 10…150 – для коридорных пучковФормула имеет вид:1N u ж ,d  c Re ж3,d1 Prж3 Prж  Prст 14(4.20)где: с = 1,8 – для шахматного пучка; с = 1,2 – для коридорного пучка.При Re  2 10 5 теплоотдача глубинных рядов шахматного и коридорногопучков рассчитывается по формуле:0 ,36  PrжN u ж ,d  0,021Re 0ж,84Prж ,dPr ст0, 25(4.21)Формула (4.21) применима лишь в случае, когда поток жидкости перпендикулярен оси труб пучка (угол атаки  =90  ).

Если   90 , то изменение коэффициентатеплоотдачи   /  90 .учитываетсяпоправочнымкоэффициентом21Значение   f ( ) можно взять в [4].Для определения среднего коэффициента теплоотдачи при ламинарномрежиме течения используют уравнение:N ul ,ж  0,66 Re 0t ,,ж5Prж  Prст Prж0,33 0, 25(4.22)При турбулентном режиме течения средний коэффициент теплоотдачи определяется по формуле:N ul , ж  0,037 Re 0l ,,ж8 PrPrж0,43  ж Prст0, 25(4.23)Для воздуха Pr = 0,71, и поэтому расчетные формулы для средней теплоотдачи упрощаются:- для ламинарного режима течения:N ul ,ж  0,57 Re 0l ,,ж5(4.24)- для турбулентного режима течения:N ul ,ж  0,032 Re 0l ,,ж8(4.25)Эти формулы применимы для условий, когда температура пластины постоянна, т.е. не изменяется по длине.

В качестве определяющей температуры выбирают температуру набегающего потока, а определяющего размера – длинупластины.4. Теплоотдача при пленочной конденсации пара на горизонтальной трубе(скорость перемещения пара не белее 10 м/сек).Средний коэффициент теплоотдачи по длине труб при горизонтальном ихрасположении в этом случае определяется по формуле [6]:Pr  ж  Prст 0, 25 Nu ж  0,72Ga ж Prж k ж где: Gaж 0, 25gd 3r– критерий Галилея; K ж – критерий Кутателадзе.2cТВходящие в критерии величины обозначают:(4.26)22g – ускорение силы тяжести, м/сек 2 ; d – определяющий размер, м; – коэффициент кинематической вязкости пара, м 2 /сек; r – скрытая удельная теплота парообразования, дж/кг; c – удельная теплоемкость пара, дж/кг· град; Т Т н Т ст– температурный напор между паром и стенкой, оС; Тн – температура насыщения,оС; Тст – температура стенки, оС.Если влияние члена, учитывающего изменение физических параметров оттемпературы, невелико, то его можно принятьPrж 1.PrстВ качестве определяющего размера принимается наружный диаметр труб,а в качестве определяющей температуры принимается температура насыщения.При конденсации пара на горизонтальном пучке труб теплоотдача нижележащих труб заметно понижается вследствие дополнительного увеличения толщины стекающей пленки конденсата от притока его с верхних труб.

В этом случаекоэффициент теплоотдачи каждого нижеследующего рядапо сравнению струбками первого ряда находится по соотношению  п  п  1 ; где коэффициент  п ориентировочно можно определить по графику, [4].Средний коэффициент теплоотдачи для пучка труб равен пучка  пп 1 i(4. 27)Для коридорного пучка труб n равно числу рядов труб, для шахматногопучка n равно половине числа труб.При решении критериальных уравнений (4.11) и (4.12) необходимо знатьсреднюю температуру стенки.

Характеристики

Список файлов ВКР