Расчет теплообменника. Мозжухин А.Б - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

5. Определение частных коэффициентов теплоотдачи для обоих теплоносителей с использованием критериальных
уравнений для соответствующих тепловых процессов, режимов теплоносителей, геометрического расположения труб и т.д.
Определение термических сопротивлений стенок и загрязнений со стороны горячего и холодного теплоносителей.
6. Определение общего коэффициента теплопередачи и уточнение температур стенки со стороны горячего
и холодного теплоносителей. Пересчет коэффициента теплопередачи.
7. Определение расчетной поверхности теплообмена по основному уравнению теплопередачи и окончательный выбор
нормализованного теплообменника. Определение запаса поверхности теплообмена, необходимого для обеспечения дли-
тельной работы аппарата, так как на поверхности труб и кожуха образуются разного вида загрязнения (отложение нераство-
римых осадков, накипеобразование, ржавчина и т.д.), которые снижают эффективность процесса теплообмена, уменьшая
коэффициент теплопередачи.
2.1. Определение коэффициентов теплоотдачи
Чаще всего в инженерной практике используются критериальные уравнения процесса теплоотдачи. При выборе кри-
териального уравнения для определения коэффициентов теплоотдачи необходимо принимать во внимание следующее.
1. Характер теплообмена: без изменения агрегатного состояния вещества (нагревание, охлаждение), с изменением аг-
регатного состояния вещества (кипение, конденсация).
2. Режим движения теплоносителя, за который при вынужденном движении отвечает критерий Рейнольдса.
3. Пространство теплообменника, в котором течет теплоноситель: трубное или межтрубное.
4. Геометрическое расположение теплообменных труб: вертикальное или горизонтальное.
5. Наличие перемешивающих механических устройств: мешалки, пневматические устройства и т.д.
6. Вид поверхности теплообмена: плоская, трубчатая, оребренная и т.д.
7. Тип конструкции теплообменника: кожухотрубчатый, змеевиковый, "труба в трубе" и т.д.
2.2. Уравнения для расчета коэффициентов теплоотдачи
для установившихся тепловых процессов
I. Теплоотдача без изменения агрегатного состояния вещества
1. При движении теплоносителя в прямых трубах круглого сечения или в каналах некруглого сечения (трубное про-
странство кожухотрубчатого теплообменника и теплообменника типа "труба в трубе") коэффициент теплоотдачи опреде-
ляют из следующих уравнений:
а) При развитом турбулентном течении (Re ≥ 10 000)
Nu = 0,021ε
l
Re
0,8
Pr
0,43
(Pr / Pr
ст
)
0,25
, (1)
где ε
l
– коэффициент, учитывающий отношение длины трубы l к ее диаметру d, при L / d ≥ 50 ε
l
= 1.
б) При переходном режиме движения (2300 < Re < 10 000)
Nu = 0,008
Re
0,9
Pr
0,43
(Pr / Pr
ст
)
0,25
. (2)
в) При ламинарном режиме течения (Re ≤ 2300)
Nu = 0,15
Re
0,33
Gr
0,1
Pr
0,43
(Pr/ Pr
ст
)
0,25
. (3)
Определяющим геометрическим размером в формулах (1) – (3) является эквивалентный диаметр трубы
(внутренний диаметр для труб круглого сечения), определяющей температурой, при которой рассчитываются
все теплофизические характеристики теплоносителей, – средняя температура тепловых агентов. Pr
ст
– критерий
Прандтля, рассчитанный при температуре стенки.
2. При движении теплоносителя в межтрубном пространстве теплообменника типа "труба в трубе" коэффициент теп-
лоотдачи считают по формулам (1) – (3), подставляя в качестве определяющего размера эквивалентный диаметр кольцевого
сечения между двумя трубами:
d
э
= D
вн
– d
н
,
где D
вн
– внутренний диаметр наружной трубы; d
н
– наружный диаметр внутренней трубы.
3. Теплоотдача при поперечном обтекании пучка гладких труб (межтрубное пространство кожухотрубча-
того теплообменника):
при Re < 1000 для коридорных и шахматных пучков
Nu = 0,56
ε
ϕ
Re
0,5
Pr
0,36
(Pr / Pr
ст
)
0,25
; (4)
при Re ≥ 1000 для коридорных пучков
Nu = 0,22ε
ϕ
Re
0,65
Pr
0,36
(Pr / Pr
ст
)
0,25
; (5)
для шахматных пучков
Nu = 0,4ε
ϕ
Re
0,6
Pr
0,36
(Pr / Pr
ст
)
0,25
. (6)
ε
ϕ
в формулах (4) – (6) принимается применительно к кожухотрубчатым теплообменникам с поперечными
перегородками равным 0,6.
Определяющим размером в формулах (4) – (6) является наружный диаметр трубы, определяющей темпе-
ратурой – средняя температура теплоносителя.

Страницы