4 (1176237), страница 6

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

Текст из файла (страница 6)

.w(2.6.38)Входящие в (2.6.38) коэффициенты теплоотдачи определяютсяпо следующим формулам: б.о.  св 1 р.wнаходится из выражения Nu  0,5  Gr  Pr 0,25 , p  13,7  2,33  P 0,7 , а W находится по формуле (2.2.6).0Здесьсв413. ОСОБЕННОСТИ ТЕПЛООБМЕНА В ПЛАСТИНЧАТЫХТЕПЛООБМЕННИКАХВ настоящее время наиболее прогрессивными являютсяпластинчатые теплообменные аппараты, находящие все болееширокое применение в холодильной технике в качествеконденсаторов и испарителей, заменяющих кожухотрубныеаппараты.

Элементом тракта движения жидкости в таких аппаратахявляется канал – пространство между двумя соседними пластинами.Узлы и детали их полностью унифицированы, а основные рабочиечасти изготавливают штамповкой и сваркой. Все это позволяетснизить металлоемкость и энергетические затраты на получениехолода.3.1. Каналы с плоскими гладкими стенкамиПлоским стенкам соответствуют и плоские щелевидные каналы,применяемые в ряде конструкций пластинчатых, ламельных ипластинчато-ребристых теплообменников.Теплоотдача и гидравлические сопротивления в каналах сплоскими гладкими стенками изучены сравнительно хорошо.Обобщение исследований ряда авторов позволяет сделатьвывод, что при вынужденном течении рабочей среды закономерностипроцессов локальной и средней теплоотдачи и гидравлическихсопротивлений для щелевидных каналов остаются такими же, как идля труб и выражаются уравнениями:а) при ламинарном теченииdNu  1,86   Re  Pr  эLξ0,33   ст0,1496Reб) при турбулентном теченииNu = 0,021Re 0,8 Рr0,43 (Рr/Рrст )0,2 ,,(3.1.1)(3.1.2)(3.1.3)гдеdэ≈2δ - эквивалентный диаметр; L - длина канала;  динамическая вязкость рабочей среды при средней ее температуре;ст - то же при средней температуре стенки; ξ -коэффициентгидравлического сопротивления единицы относительной длиныканала;42в) для области переходного режима можно использоватьрекомендации М.

А. Михеева или при приближенных вычисленияхвыполнить расчет по более простой формуле Бёма:Nu = 0,0033RePr 037 ;(3.1.4)г) при конденсации медленно движущегося параrgρ 2 λ 3α  1,15  4νL t  tк cт,(3.1.5)где g - ускорение свободного падения;  - плотность рабочей среды(конденсата); - теплопроводность конденсата; r — удельная теплотафазового превращения; — кинематическая вязкость конденсата;tк—температура конденсации; tст— средняя температура стенкитеплопередающей поверхности.3.2. Каналы из пластин ленточно-поточного типаАнализ процесса движения жидкой среды в извилистоммежпластинном канале показывает, что механизм гидравлическихсопротивлений на его участках существенно отличается от механизмасопротивлений в равномерных потоках в каналах с гладкимистенками.Как известно, в равномерных потоках сопротивление движениюжидкости обусловлено тормозящим действием неподвижных стенок,так как касательные силы трения направлены навстречу движениюпотока.В извилистых каналах на участках образования вихрейкасательные усилия на стенках направлены в ту же сторону, что итечение в ядре потока, поскольку само движение жидкости в областивихря направлено в сторону, противоположную течению в ядре.Поэтому основным фактором, определяющим сопротивлениеканала, состоящего главным образом из местных сопротивлений,является не тормозящее действие стенок, а вязкость жидкости.В вихревой области силы вязкостного трения значительныпотому, что в ней скорости в одном и том же сечении изменяютнаправление на обратное и происходит непрерывный обменколичеством движения между вихревой областью и ядром потока.Заметим, что импульс внутренних сил при этом равен нулю, а работаравна потере механической энергии.

В приведенных ниже формулах43длящелевидных извилистых каналовзаопределяющийэквивалентный диаметр потока принят средний минимальныйудвоенный зазор между поверхностями гофр, измеренный понормали к их плоскостям:dэ 4 fП1  2δ ,(3.2.1)где f1 - площадь поперечного сечения потока в одном канале; П смоченный периметр стенок в поперечном сечении потока в канале; - минимальный зазор между поверхностями гофр, измеренный понормали к их плоскостям.Учитывая, что средняя скорость потока в канале выражается наосновании уравнения неразрывности:V Vw 1  1 ,fb1получимV2 V 1Rе ,b b(3.2.2.)где V1 - объемный секундный расход рабочей среды на один канал;b - ширина канала; v - кинематическая вязкость рабочей среды; - зазор между пластинами в канале.Таким образом, в межпластинном канале любой формы припостоянной его ширине b число Re для потока рабочей среды приодном и том же расходе через канал инвариантно относительноэквивалентного диаметра, т.

е. остается неизменным при любомвыборе определяющего зазора.Точно так же числа Рейнольдса для потоков рабочих сред вразборных пластинчатых теплообменниках остаются постоянными ипри изменении степени сжатия пакета пластин (вследствие того, чтопри сжатии резиновых прокладок  уменьшается пропорциональноувеличению средней скорости) всегда справедливо соотношение:wэ = const.(3.2.3)Ниже приводятся данные, полученные при опытном изучениитеплоотдачи и гидравлических сопротивлений для каналов изпластин ленточно-поточного типа различных видов.Ленточно-поточные пластины с горизонтальными рифлямитреугольной формы.441.

Для ленточно-поточных пластин модели П-2(«Альфа-Лаваль»Р-11) (см. рис. 12) при определяющих размерахF 1 = 0,2 м2; S = 22,5 мм; h = 7 мм; d Э = 0,0059 м; f 1= 0,0008 м2;LП = 0,8 м; Re от 100 до 30 000 и Рr от 0.7 до 5000:Nu = 0,1Re 0,7 Рr0,43 (Рr/Рrст )0,25; Eu = 760Re-0,25 ;ξ=11,2Re-0,25а)б)в)Рис.12. Ленточно – поточные пластины «Альфа-Лаваль» :а) Р-15( III-0,5); б) Р-11(П-2) ; в) форма каналовЛенточно-поточные пластины недостаточно жестки привозрастании одностороннего давления на пластину.

При этом каналыс большим давлением рабочей среды расширяются, а каналы сменьшим давлением сужаются до имеющихся на поверхностиштампованных упоров. При такой подвижности размеровмежпластинных каналов характер зависимости Eu = f(Re) несколькоизменяется. Так для пластин П-2 при уменьшении зазора до пределаполучена зависимость:Eu = 4100/Re0,55.При конденсации движущегося пара в тех же каналах притемпературном напоре между паром и холодной стенкой Δt> 10°С,при Re = 150…1000:αLg LП , Re П.Nu K = 237Re к 0,6 Prк 0,4 , Nu к кλrρ νкк кОпределяющим геометрическим размером при конденсациипара в межпластинном канале является приведенная длина каналавдоль линии стока конденсата, которую находят по формуле:45LПFF1 1.bПк(3.2.4.)Приведенные формулы могут быть применены в первомприближении и для расчета пластин П-1 («Альфа-Лаваль»Р-5) и П-3(Р-14) с учетом их определяющих размеров.2.

Для ленточно-поточных пластин П-5 («Альфа-Лаваль» Р-15 см.рис. 12) при определяющих размерах F = 0,5м2; S = 30мм; h = 7мм;dЭ = 0,0091м; f1 = 0,002м2; LП = 1,18мдля турбулентного режима течения при Re от 150 до 30 000:Nu = 0,165Re0,65Рr0,43(Рr/Рrст)0,25 ,Eu = 250/Re0,25,ξ = 4/Re0,25.(3.2.5)(3.2.6)и при ламинарном режиме течения при Re ≤ 100Nu = 0,464Re0,33Pr0,33(Pr/PrCT)0,25 ,Eu= 13600/Re,ξ= 210/Re.(3.2.7)(3.2.8)(3.2.9)При конденсации движущегося пара в каналах этих пластин притемпературном напоре между паром и холодной стенкой Δt ≥ 10° С,при ReК = 150 .. 1000:NuK = 376ReК0,6PrК0,4 .(3.2.10)Определяющий геометрический размер LП в выражениях длякритериев подобия при конденсации такой же, как и в уравнении(3.2.4).3. Для ленточно-поточных пластин «Альфа-Лаваль» Р-12, Р-14, Р-16,Р-17, Р-20, а также для пластин с трапецеидальными гофрами фирмыИорк-APV при турбулентном режиме течения для приблизительнойоценки теплоотдачи можно воспользоваться уравнением:Nu = 0,2l2 Re 0,65 Pr0,33 (l/d Э ) -0,35 ,(3.2.11)где l - длина прямолинейного участка между соседними поворотамигофр.46Характеристики ленточно-поточных пластин «Альфа-Лаваль»приведены в таблице 8.Таблица 8ПараметрыГабаритныеразмеры пластины,мм:длинаширинаТолщина стенки,ммПоверхностьтеплообмена, м2Масса, кгЭквивалентныйдиаметр канала, мПлощадьпоперечногосечения, м2Расстояние междупластинами(среднее), ммШаг гофр вдольпотока, ммВысота гофр, ммЧисло гофр напластинеДлина одногоканала(приведенная), мПлощадьпоперечногосечения угловогоотверстия, м2Диаметрприсоединяемогоштуцера, ммР-5(П-1)Р-11(П-2)Р-12P-13Р-14(П-3)Р-15(III-0,5)Р-16Р-178302251,210203151,2511704201,38902801,2511704161,413705001,2512407501,2519807501,250,151,40,0050,213,20,0060,45,60,0080,23,00,0080,425,70,0080,526,550,0090,68,60,0091,2150,009475585222343,544,34,54,52322,522,52322,53030307227287367327417317377610,70,81,00,81,11,180,811,690,0020,0030,0040,0020,0040,010,030,035050765076100200200473.3.

Характеристики

Список файлов ВКР