4 (1176237), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

1.Теплофизические параметры определяются при средней температуреtср  tв  tст  2 .Таблица 1GrPr10-4  10-310-3  51025102  2107горизонтальная трубавертикальная труба2107  1013горизонтальная трубавертикальная трубаC0,4351,18n01/8Режимпсевдотеплопроводностиплёночный0,540,751/4развитый ламинарный0,1350,151/3переходный итурбулентный2.2. Теплоотдача при вынужденном движениижидкости в каналахРежим движения сред без изменения агрегатного состояниявещества в зависимости от числа Re может быть ламинарным,переходным или турбулентным. Определяющими критериямипроцесса теплообмена при вынужденном движении являются:критерии Re, Pr, Gr – при ламинарном и Re, Pr – при турбулентном ипереходном режимах течения.

Ламинарный режим течениянаблюдается при числах Re≤2000, при Re  104 наступает областьразвитого турбулентного течения, при 2000 <Re< 104 реализуетсяпереходный режим течения среды.Различают два режима ламинарного течения жидкости: вязкостно-гравитационный, когда распределение скорости впоперечном сечении канала зависит не только от изменениявязкости, но и от направления и интенсивности свободногодвижения;10 вязкостный, когда из-за преобладания сил вязкости надподъёмными силами влияние свободной конвекции отсутствует.Условиясуществованиятогоилииногорежима5характеризуются числом Релея.

При Ra>(5…8)10 режим течениявязкостно-гравитационный и средняя по длине горизонтальногоканала теплоотдача определяется следующим образом: Рr Nu  0,17 Rе 0,33  Рr 0,33Ra 0,1 ж  Рrст 0,25 ,l(2.2.1)где  l  0,23 ln  l d   1,853 – коэффициент, учитывающий длину участкагидродинамической стабилизации при l/d = 150.При вязкостно-гравитационном и переходном режимахтечения жидкости в вертикальных трубах средняя теплоотдачаможет быть рассчитана по формуле:Nu  0,037Rе 0,75  Рr 0,4  ж   ст 0,25,(2.2.2)которая справедлива при Re=250104; GrPr=(1,512)106; Pr= 210.В формулах (2.2.1), (2.2.2) теплофизические свойстваопределяются при средней температуре жидкости в каналеtcp= 0,5(tвх+ tвых).lтс = 0,055Pedвн ,(2.2.3)а при турбулентном режиме течения:lтс= (10  15)dвн .(2.2.4)Таким образом, если для жидкостей Pr>>1, а число Re можетдостигать 2000, то длина участка тепловой стабилизации изменяетсяв пределах от нескольких сотен до нескольких десятков тысячдиаметров.

Иными словами, практически всегда теплообменпроисходит в пределах начального участка, а среднее значение числаNu при ламинарном режиме течения рассчитывается по формуле:1323d вн  d вн    1  0,01 ReNu  1,55 Pe ll .(2.2.5)По различным литературным данным границы применимостиформулы (2.2.5) оцениваются комплексом Pe d  12 15 .l11ПриPed 12lтеплообмен стабилизируется и число Нуссельтапостоянно и равно Nu = 3,657. Для расчёта коэффициентатеплоотдачи при переходном и турбулентном режимахиспользуется следующая формула:Nu  0,021Rе 0,8 Рr 0, 43     пер ,lгдеd  1,38 ll (2.2.6)0,12– коэффициент,учитывающийтермическийначальный участок, пер – коэффициент, учитывающий переходныйрежим течения:23 Rе  Rе Rе пер  0,43  0,47 3  0,056 3   0,0023 3  .10 10  10 Для криволинейных каналов коэффициентопределяется следующим образом: R    ,(2.2.7)теплоотдачи(2.2.8)где   1 1,77 d ,  – коэффициент теплоотдачи в прямолинейныхRканалах, определённый через формулы (2.2.5) и (2.2.6).2.3.

Теплообмен при продольном и поперечном обтекании трубПри продольном обтекании пучка труб (2,5105 <Re< 106)число Нуссельта определяется следующим образом: S SNu  0,021  Re 0,8  Pr 0,43  1 22 d0,18илиNu  C  Re0,8  Pr0,33 ,(2.3.1) для шахматных пучковSSC  0,026  0,0061 , при 1,1   1,5 ,dd(2.3.2) для коридорных пучковSSC  0,042  0,024 , при 1,1   1,3 .dd(2.3.3)При нахождении числа Re в качестве определяющего размерапринимается эквивалентный диаметр всего канала с пучком труб снаружным диаметром трубы dн, шагом по вертикали S1 и шагом погоризонтали S2.12При поперечном обтекании гладких труб теплоотдачарассчитывается по формуле: Рr Nu  C  Rе m  Рr n  ж  Рrcт 0,25 сz .(2.3.4)Для числа Re определяющими величинами являются наружныйдиаметр трубы, температура набегающего потока и скорость вминимальном проходном сечении.

Коэффициенты С, т и п дляразличных режимов течения приведены в таблице 2.Если хладоносителем является газ, то α = 0,88 α' ,где α ' – коэффициент теплоотдачи, определяемый с помощьювыражения (2.3.4). Если число рядов z в направлении потокаменьше 20, то α = сzα ', где сz - определяется по графику,приведенному на рис. 2.Таблица 2КоридорныеШахматные пучкиРежимпучкитеченияСтпСтПS1 / S2Ламинарный0,52 0,5 0,330,60,50,33(Re< 200  103)0,350,60,33<2Переходный0,2(S / S )(смешанный) 0,26 0,65 0,33 1 2(103 <Re< 2·105)0,60,33>20,41Турбулентный 0,021 0,84 0,36(Re> 2 · 105)0,0210,840,36-При поперечном обтекании оребрённых труб теплоотдачазависит от расположения труб в пучке и рассчитывается по формуле:dNu  C  cs  c z  н u0,54h u 0,14Rе m  ,(2.3.5)где сs- коэффициент, учитывающий расположение труб в пучке;сz– коэффициент, учитывающий число поперечных рядов труб;h – высота ребер; ψ – коэффициент, учитывающий неравномерностьтеплоотдачи по высоте ребра.

В предварительных расчётах можнопринимать  = 0,85  0,9.13Значения величин, входящих в формулу (2.3.5) приведены втаблице 3.Средняя массовая скорость W, входящая в число Re,определяется следующим образом: d h  p W  m 1  н 1  2 f .S u d н 1(2.3.6)Рис.2. Поправочный коэффициент сz на число рядовпри расчёте теплоотдачи гладкотрубных пучковВидпучкаВидрёберCmcScZcZТаблица 3КоридорныйШахматныйкруглыеквадратные0,230,650,2050,65S1  d /S2'd круглыеквадратные0,1050,0960,720,720,9 при S2/d< 20,715+0,0978 z – 0,0125 z2-18 z + 1,7234при z<4+0,687(z/10) –0,134(z/10) приz< 2011при z20при z4S2’ – диагональный шаг пучкаЧастооребрениевоздухоохладителейивоздушныхконденсаторов выполняется в виде сплошных металлическихпластин, которые пронизываются пучком труб. Толщина ребра в этомслучае составляет  p = 0,2  0,5 мм, шаг рёбер S1 = 2  3 мм, шагмежду трубами S1/dн 2.14Для коридорного пучка труб с пластинчатым оребрениемрасчет коэффициента теплоотдачи рекомендуется вести по формуле:Nu  C  Rеm L d экв n ,(2.3.7)где L – суммарная длина пластин по ходу воздуха.Здесь в качестве определяющего размера принята величинаэквивалентного диаметра, определяемая соотношением:d экв .S1  d н   u   p 2S1  d н  u   p(2.3.8)Определяющей температурой является средняя температуравоздуха, скорость определяется для суженного сечения канала.Величины п и т в формуле (2.3.7) определяются выражениями:n  0,45  0,0066L d экв  , m  0,28  0,08Re 1000 , C  AB ,A  0,518  0,02315L d экв   0,425 10 3 ( L / d экв ) 2  3 10 6 ( L / d экв ) 3В  1,36  0,24 Re 103 .Формула (2.3.7) получена для труб диаметром dн = 10  16 ммпри следующих значениях величин:Re = 500  2500, L/ dэкв= 4  50, S1/dн = 2  5, tв = –40  40 С,W = 2  6 кг/(м2  с).При обтекании шахматных пучков труб с разрезными походу воздуха пластинчатыми рёбрами (одно сплошное ребро накаждый вертикальный ряд труб) для расчета коэффициентатеплоотдачи используется следующая формула:Nu  0,178Rе0,6 L d экв 0,14 .(2.3.9)Определяющий размер и определяющая температура такие же,как и в выражении (2.3.7), Lp – ширина одной пластины (ребра) походу воздуха.

Формула справедлива при следующих условиях:dн = 12  22 мм, Lp = 24  30 мм, число труб по ходу воздуха z = 2  6,W = 310 кг/(м2  с), tв = 2545С, S1= 22  48 мм.2.4. Теплообмен в стекающей пленке жидкостиВ оросительных и вертикальных кожухотрубных конденсаторахвода стекает по поверхности труб в виде пленки.В случае течения пленки жидкости по поверхностигоризонтальных труб теплоотдача определяется по следующимзависимостям: при Reпл< 2000150,33  Рr 0,43 ,Nu  0,51Rепл(2.4.1) при Reпл 2000при этом Nu 4   пл,0,63  Рr 0,48Nu  0,1Rепл,(2.4.2)4mRе  l , где m  m – расход жидкости,l 2l  ncприходящийся на 1 м длины (l) одной трубы с учётом еёдвухстороннего омывания.Определяющей температурой является средняя температуратечения, определяющим размером – приведённая толщина плёнки пл : тl . пл  0,9132(2.4.3)Наиболее близкими к условиям работы испарительныхконденсаторов являются исследования, выполненные в [15].Получена следующая зависимость:при Reв= 3000…6900Nu = 0,011 Re0,3Pr0,62 ,(2.4.4)Nu = 0,24Re0,3Pr0,65Reв-0,36 ,(2.4.5)при Reв= 6900…8500где Reв = wвdнар/νв.В случае течения плёнки жидкости по наружнойповерхности вертикальных труб теплоотдача определяется повыражениям: при Reпл<20001 9 ,Nu  0,67 Ga 2  Рr 3  Rе(2.4.6) при Reпл200013Nu  0,01Ga  Рr  Rе .(2.4.7)4mng 2 H3HВ приведённых выражениях Nu , Rе , Ga ,216где mn m– расход жидкости на 1 м периметра сечения одной  d  nmpтрубы; птр – число параллельно орошаемых труб в аппарате.2.5.

Теплоотдача при конденсацииВ зависимости от типа конденсатора холодильной машиныконденсация паров холодильного агента может происходить либо нанаружной поверхности теплообменных трубок (кожухотрубныеаппараты), либо на внутренней (воздушные, оросительные ииспарительные конденсаторы). Условия теплообмена при этомразличны и должны быть учтены в расчетных зависимостях длякоэффициента теплоотдачи.Конденсация паров жидкости может быть капельной илиплёночной в зависимости от условий смачиваемости поверхности накоторой происходит осаждение паров. В теплообменных аппаратаххолодильных машин происходит, в основном, плёночная конденсацияи коэффициент теплоотдачи при этом зависит от целого рядафакторов, которые не поддаются теоретическому учёту. К нимотносятся: режим движения плёнки конденсата, состояние иориентация поверхности конденсации, скорость пара и др.Режим движения плёнки конденсата в зависимости от еётолщины и длины участка течения (горизонтальная и вертикальнаятруба) может быть ламинарным, ламинарно-волновым итурбулентным.

Турбулентное течение наступает при числахRe>Renp = 400 (за характерный размер принята толщина плёнки пл,если число Рейнольдса подсчитано через dэкв = 4 пл, то Renp = 1600), адо этого либо ламинарное, либо ламинарное с наличием волн,образование которых связано с силами поверхностного натяженияжидкой фазы и случайными возмущениями поверхности плёнки.При течении плёнки конденсата число Рейнольдса определяетсяпо следующей зависимости:Rе     x ml,r(2.5.1)где х – характерный размер (диаметр для горизонтальной трубы иливысота – для вертикальной); тl – массовый расход жидкости вплёнке,приходящийсянаединицу длиныповерхности,перпендикулярной к направлению течения жидкости,  кг  .см 17Проявления волнового характера движения плёнки начинаютсяпри числах Re ≥ Reволн:Rеволн  2,95  4 3 3 11.(2.5.2)В основе всех расчётных зависимостей для коэффициентатеплоотдачи при конденсации лежит формула Нуссельта, полученнаяаналитическим путём с привлечением ряда допущений:Nu  C K  Ga  Рr 0,25 ,(2.5.3)где K  r c p  - критерий С.С.КутателадзеN  C4rg   23,   x(2.5.4)где С=0,728 и x=dн – для горизонтальной трубы С = 0,943 и x=Н – для вертикальной стенки или трубы.Влияние факторов, не поддающихся теоретическому учёту,учитывается различными коэффициентами, полученными наосновании анализа экспериментальных данных.Конденсация на пучке гладких горизонтальных труб.

Характеристики

Список файлов ВКР