Тип поверхности,

вид теплообмена,

режим течения

Формула для расчета коэффициента

Примечание

теплоотдачи

гидравлического сопротивления

Re = 10⁴…37·10⁴ ; l = 27…178 мм;  =1…18,5  для коридорных пучков труб

Eu = 0,26 z с _z^' (s₂  d_н)/(s₁  d_н) ^0,68 (l/dэ) Re ^{ 0,08}

Здесь s₁, s₂ и s₂^' – поперечный, продольный и диагональный шаги труб. Для шахматных пучков гладких труб при z > 2 с_z = 0,6+0,7 + (z2)/z, при z = 1 с_z = 0,6 и при z = 2 с_z= 0,65;

с_z^'=1+1,2·e ^{– 1,792 (z –1)} ; c_ = (sin) ^0,55, где   угол между направлением потока и осями труб; c_ ^' = = (sin) ^1,25. Для коридорных пучков гладких труб при z > 2 с_z = 0,6 + 0,9 + (z – 2)/z, при

z = 1 с_z = 0,6 и при z = 2 с_z^' =1+ 0,8 e ^{– 1,549 (z – 1)}; c_ = (sin) ^0,55 и c_ ^' = (sin) ^1.65. Для шахматных пучков гладких и ребристых труб c_s = (s₁  d_н)/(s₂^'  d_н)]^0,1. Для коридорных пучков гладких и ребристых труб при s₂/d_н2 c_s=1; при s₂/d_н  2 c_s= 1+ (2 s₁/d_н – 3) (1 – 0,5 s₂/d_н)³ ^{ 2}.

Для шахматных пучков ребристых труб с_z^'=1+ 0,00133 Re ^0,535 exp(1,075 (z1) Re ^{– 0,061}) и

c_z = 1+eхр(3,806 (1+ z) Re ^{– 0,155}). Для коридорных пучков ребристых труб

c_z =1+ 0,6 exp( 0,0121 Re 10 ⁴  0,896 (z –1)); с_z^'=1+ 6,305 Re ^{– 0,146} exp(0,755 (z1) Re ^0,239)

Тип поверхности,

вид теплообмена,

режим течения

Формула для расчета коэффициента

Примечание

теплоотдачи

гидравлического

сопротивления

Т
ечение несжимаемых жидкостей в межтрубном пространстве кожухотрубных теплообменников без перегородок и с перегородками [27, 29]

Nu = с Re^0,6 Pr^1/3 (/_ст)^0,14,

где c =1,16 d_э^0,6 при 200 < Re < 20000 ,если перегородки отсутствуют; с = 0,24 при

4 < Re < 50000 – для сегментных перегородок и с = 2,08 d_э ^0,6 при 3 < Re < 20000 для перегородок в форме чередующихся колец и дисков; Nu =  d /; Re = w d/; d_э =

= (D ²  n d ²)/(D + n d); D  внутренний диаметр кожуха; d  наружный диаметр труб; n  их количество в пучке; w  скорость теплоносителя в пучке (при наличии перегородок в его узком сечении)

p = P_п +P_пр+р_мi,

где P_п = (n+1) z _п  w_п²/2; n  количество поперечных перегородок; z – число рядов труб в пучке; w_п – скорость в узком сечении трубного пучка между перегородками;

_п= 0,23 + 0,4 ^{ [0,001 (Re  500)] ½} ; Re = w_п d/, где d – наружный диаметр труб; P_пр=

= 0,2 n  w_пр²/2, где w_пр – продольная скорость теплоносителя в сечении, где установлена перегородка; P_мi = _i  w²/2 – потери давления в местных сопротивлениях (см. табл. 1.8)

Теплофизические свойства выбирают по средней температуре теплоносителей

Тип поверхности,

вид теплообмена,

режим течения

Формула для расчета коэффициента

теплоотдачи

гидравлического

сопротивления

Т

еплообмен и сопротивление при вынужденном течении несжимаемой жидкости в каналах ленточно-поточных пластинчатых теплообменников,

образованных гофрированными и установленными эквидистантно, одна относительно другой, пластинами [3, 29]

1+0,83 (s/) ^{– 0,5}

Nu = 0,0315 Re ^0,75 Pr ^0,43(Pr/Pr_ст)^0,25,

1+1,5 Re ^{– 0,125} (/1)

где s  шаг гофр;   зазор между пластинами в точке поворота гофр;   коэффициент трения в прямолинейном канале при том же Re, что и для ;   коэффициент сопротивления гофрированного канала; в Nu и Re характерный размер – гидравлический диаметр наименьшего проходного сечения между соседними пластинами

d = 2 ;   расстояние между пластинами в этом сечении; определяющая скорость рассчитывается для этого же сечения. Формула справедлива при 2000 < Re < 20000; 0,6 < Pr < 80; и 2 < s/< 

_{28,8 (tg )} ^1,33 _{ (}s_/’) ^0,33

 = ,

Re ^0,38 (s/2) ^0,189

где   угол при основании гофра, образованный его поверхностью с горизонтальной плоскостью, если положить на нее гофрированную пластину.

Формула справедлива при 1000 < Re < 16000

Вынужденное без фазовых изменений течение несжимаемой жидкости в каналах пластинчатых теплообменников, образованных гофрированными пластинами и выпускаемыми отечественной промышленностью [3, 13, 27,33].

Ламинарный режим (Re < 50; Pr  80)

Nu = A Re^0,33 Pr^0,33 (Pr/Pr_ст)^0,25

=D/Re

Турбулентный режим (Re = 50…30·10³; Pr = 0,7…80)

Nu = B Re^0,73 Pr^0,45 (Pr/Pr_ст)^0,25.

Значения A и B в зависимости от типоразмера пластин и конструктивных особенностей теплообменника см. в табл. 1.3.

=E/ Re^0,25

Значения коэффициентов D, Е см. в табл.1.3

Характерный размер – приведенная длина пластин L_пр

Конденсация пара в каналах пластинчатых теплообменников[3, 29]

При t = t_н  t_ст  10 °C Nu = c Re_к^0,7 Pr^0,4. При t < 10 С _к=1,15 (g ² ³ r)^0.5/ ( t L_пр) ^0,5

Здесь Re_к= q L_пр/(r ); Nu = _к L_пр/; t_н – температура насыщения; t_ст – температура стенки;

g = 9,81 м/с²; r – теплота парообразования; теплофизические свойства конденсата  плотность ; теплопроводность ; динамическую  и кинематическую вязкость  и r выбирают при t_н;

(g/²)^1/3 L_пр t  / (r  ) < 2300

Тип поверхности,

вид теплообмена,

режим течения

Формула для расчета коэффициента теплоотдачи

Примечание

Кипение жидкости в большом объеме, в том числе на пучке горизонтальных труб [13, 27, 29]

 = с P ^0,15 q^0,7;  = c P ^0,5 t ^2,33;

 = c’’ P ^0,18 q ^2/3 (1 – 0,0045 P)^{ 1},

где P – давление в барах; q  плотность теплового потока. Для воды с = 3; с=39; с=3,14; q в Вт/м²;  в Вт/(м²·К); t = _ст – t_н; t_ст – температура стенки; t_н – температура насыщения. Для других жидкостей см. [19, 22]

Формулы справедливы при давлении P =

= 0,02…1,0 МПа и q < 0,14 r _п ( g )^¼, где r, ,  – теплота испарения, коэффициент поверхностного натяжения и плотность жидкости; _п – плотность пара при t_н

К
ипение растворов в вертикальных трубах греющих камер выпарных аппаратов с естественной циркуляцией раствора [27, 29]

780  ^1,3  ^0,5 _п ^0,06 q ^0,6

 =  ,

 ^0,5 r ^0,66 _o ^0,66 c ^0,3 ^0,3

где _o и _п плотность пара при давлении 0,098 МПа и рабочем давлении в трубах;   коэффициент теплопроводности,

  плотность,   коэффициент поверхностного натяжения, c удельная теплоемкость,   динамическая вязкость раствора; r  теплота испарения

Формула справедлива при давлении

P = 0,1…70·10⁵ Па; Pr = 0,8…100;

q = 9·10 ³…15010⁴Вт/м²;

Конденсация чистого неподвижного пара, т.е. при _п _п² < 1 [13, 27, 29]

На вертикальной трубе или стенке

 = 1,34 (³  g r /  t H)^{1/ 4},

где t = t_н  t_ст , где t_ст – температура стенки, t_н – температура насыщения; H  высота стенки; g = 9,81 м/с²; остальные величины – свойства конденсата при температуре насыщения.

На одиночной горизонтальной трубе

 = 0,782 ( ³  g r /  t d)^{1/ 4},

где d – наружный диаметр трубы.

На горизонтальном пучке труб

 = 0,845 ( ³  g r /  t n d)^{1/ 4},

где n – количество труб в вертикальном ряду пучка

Формула справедлива при

(g / ³)^1/3  /r   l t < 2300,

где l – характерный размер поверхности теплообмена; свойства конденсата выбирают при температуре насыщения

Тип поверхности,

вид теплообмена,

режим течения

Формула для расчета коэффициента теплоотдачи

Примечание

Стекание пленки жидкости по горизонтальным трубам оросительных теплообменников [29]

 = сG/(2 L n) ^k d ^p,

где L – длина; d - диаметр трубы, м; G – расход воды кг/ч; n – число секций;

с = 46,5; k = 0,4; p =  0,6 при G/(2 L n) = 800…2200 кг/(м·ч), температуре воды t от 10 до 80 С и d = 0,05…0,2 м; с = 3740; k = 0,4; p = 0 при G/(2 L n) =

= 820…960 кг/(м·ч), t = 10…25 C и отношении шага труб к их диаметру

s/d = 1,7…2; при тех же условиях; но s/d = 1,3 c = 5700; k = 0,56; р = 0;

Т
еплообмен при естественной конвекции [13, 27, 29, 33]

Nu =A (Gr Pr)^m (Pr/Pr_ст)^0,25,

где А = 0,5 и m = 0,25 при 10 ³  Gr·Pr  10 ⁸ на горизонтальных трубах; у вертикальной поверхности: А = 0,76; m = 0,25 при 10  Gr·Pr  10 ⁹ и А = 0,15; m = = 0,33 при Gr Pr > 10 ⁹; характерный размер в Nu и Gr  наружный диаметр для горизонтальной трубы и высота стенки для вертикальных поверхностей; теплофизические свойства выбирают при t_г = 0,5 (t + t_ст); t и t_ст – температуры вдали от стенки и на ее поверхности

Теплоотдача при перемешивании жидкостей мешалками [29]

Nu = A Re^m Pr^0,33 (/_ст)^0,14 Г ^{– 1},

где Nu =  d _м /; Re =  n d _м²/ ; Г = D/ d _м ; D  диаметр сосуда; n  частота вращения мешалки; d _м – диаметр окружности, омываемой мешалкой;  и _ст – коэффициенты динамической вязкости жидкости при температуре равной

0,5 (t + t_ст) и температуре стенки t_ст; t  средняя температура жидкости в

сосуде.

Формула применима для турбинных, пропеллерных и лопастных мешалок при

Г = D/ d _м=2,5…4 в аппаратах диаметром до 1,5 м. Для аппаратов с рубашками с = 0,36; m = 0,67. Для аппаратов со змеевиками с = 0,87 и m = 0,62

Формула справедлива при Re = 5·10 ²…2·10 ⁸ и Pr = 1…2·10 ³

Форма поперечного сечения канала, эквивалентный диаметр

X_т =

= l_т/(Pe d)

Nu_

X_т =

= l_т/(Pe d)

Nu_

X_г =

= l_г/(Re d)

_ Re

t_ст = const

q_ст = const

t = const

0,055

3,66

0,07

4,36

0,065

64

a / в = 0 (плоская щель)

0,1

а 0,4

в 0,25

d = 2 а в/(а + в) 1,0

0,014

7,54

5,9

3,7

3,0

0,02

8,24

6,8*

4,5*

3,6*

0,01

0,02

0,041

0,075

96

85

66

73

56,8

 2= 20

40

h 60

80

l 120

0,14

2,5

2

2,70

2,95

3,00

2,95

2,70

51,5

53,0

53,3

52,7

51,0

d =2·h/(1+ 2·h²/l²1/4 )

d₂

d₁

d₁/d₂ = 0,1 0,2

0,4

0,6 1,0

0,050

0,014

8,00

6,15

5,42

4,86

0,06

0,02

11,9

8,49

6,58

5,91

5,38

0,015

0,013

0,01

89,4

92,4

94,7

95,6

96,0

d = d₂  d₁

s/r = 1,0

1,1

2r 1,5

2,0

3,0

4,0

s s

5,0

11,5

15,0

23,5

34,0

40

124

160

240

324