ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Поскольку у нас d
н
/ d
вн
= 19 / 17 = 1,12 (меньше 2), то значение коэффициента теплопередачи k можно рассчитать по
формуле для плоской стенки:
2нак
нак
ст
ст
1
11
1
α
+
λ
δ
+
λ
δ
+
α
=k
, (14)
где α
1
и α
2
– коэффициенты теплоотдачи от горячего теплоносителя (от конденсирующегося пара) к наружной стенке труб-
ки и к холодному теплоносителю (от внутренней стенки к воде); δ
ст
и δ
нак
– толщина стенки и слоя накипи; λ
ст
и λ
нак
– коэф-
фициенты теплопроводности материала трубки и накипи, соответственно. Заметим, что в нашем задании δ
нак
= 0 и формула
(14) несколько упрощается.
Чтобы реализовать формулу (14), нужно рассчитать предварительно значения α
1
и α
2
. Коэффициент теплоотдачи при
конденсации насыщенного пара на горизонтальных пучках рассчитывают по формуле Нуссельта для одиночной горизон-
тальной трубы с введением специального поправочного множителя ε
п
, зависящего от числа труб n в одном вертикальном
ряду [2]:
п
4
с1н1
3
1
2
1
п11п
)(
725,0 ε
−µ
λρ
=εα=α
dtt
gr
. (15)
В формулу входят неизвестное значение температуры стенки со стороны конденсата t
с1
(аналогичная ситуация возни-
кает и при расчетах α
2
, только там неизвестная будет t
с2
), а также теплофизические характеристики ρ
1
, λ
1
и µ
1
конденсата.
Поэтому задачу решаем методом последовательных приближений, рассчитывая в соответствии с рекомендациями [2] пер-
вые приближения t
с1
и t
с2
так:
t
с1
= t
ж1 ср
– ∆t
ср
/ 2 = 111,3 – 82,9 / 2 = 69,9 °С;
t
с2
= t
ж2 ср
+ ∆t
ср
/ 2 = 28,4 + 82,9 / 2 = 69,9 °С.
Линейным интерполированием по формуле (12) находим значения ρ
1
и λ
1
воды при заданном давлении насыщенного
пара р
н
= 0,15 МПа, используя табличные данные [4, с. 264, табл. 11]:
ρ
1
= 951,0 + 0,1273 ⋅ (943,1 – 951,0) = 950 кг/м
3
;
λ
1
= 0,685 + 0,1273 ⋅ (0,686 – 0,685) = 0,685 Вт/(м ⋅ К).
Линейное интерполирование вязкости может приводить к недопустимо большим погрешностям, поэтому рекоменду-
ется использовать температурную корреляцию Андраде и значение µ
1
рассчитывать по формуле [6]:
)(/)(
т2
)(/)(
т1
121122
tttttttt
t
−−−−
µµ=µ , (16)
где µ
1т
и µ
2т
– табличные значения µ, соответствующие табличным температурам t
1
и t
2
; t – температура, при которой нужно
определить значение µ. Пользуясь данными из [4, с. 237, табл. 4], рассчитываем:
.с/мН101,256
104,23710259
26
)110(120/)110(111,3
6
)110(120/)3,111(120
6
1
⋅⋅=
=⋅⋅⋅=µ
−
−−
−
−−
−
Величину поправочного множителя ε
п
находим как для шахматного пучка, определив предварительно по схеме (рис.
4) число труб, расположенных в одном вертикальном ряду: n = 6. Тогда, используя формулу из [2], рассчитываем
74,0
6
1
1,0
1
1,0
44
п
=+=+=ε
n
.
Теперь рассчитываем α
1п
по формуле (15):
7,714474,0
019,0)9,69(111,310256,1
685,0950105,222681,9
725,0
4
6-
323
1п
=⋅
⋅−⋅
⋅⋅⋅⋅
=α Вт/(м
2
⋅ К).
Чтобы рассчитать коэффициент теплоотдачи от стенки к холодному теплоносителю (теплоотдача при движении теп-
лоносителя в трубе), сначала установим режим течения теплоносителя, рассчитав значение критерия Re [2]:
2
вн2
2
Re
ν
=
dw
, (17)
где ν
2
– коэффициент кинематической вязкости воды при ее средней температуре t
2ср
= 28,4 °С. Рассчитываем эту величину,
используя данные пособия [4, табл. 4] и применяя формулу (16):
6
)30(30/)20(28,4
6
)20(30/)4,28(30
6
2
10834,010805,010006,1
−
−−
−
−−
−
⋅=⋅⋅⋅=ν м
2
/с.
Тогда по формуле (17)
85031
10834,0
017,06,1
Re
6
2
=
⋅
⋅
=
−
.
Поскольку Re > 10
4
, то режим течения воды турбулентный, и для него рекомендуется критериальное уравнение М.А.
Михеева:
()
l
ε=
25,0
2сж2
43,0
ж2
8,0
2
2
Pr/PrРrRe021,0Nu , (18)
