Расчет для определенных условий теплообменного аппарата, страница 4

Приведенные в разделе 2.2 формулы справедливы для одиночной трубы. Особенности расчета теплоотдачи в пучках труб рассматриваются в [1, 2, 5 и 6].

4)Теплоотдача при свободном движении теплоносителя

Если корпус теплообменника охлаждается свободным потоком теплоносителя (например, воздухом), то часть тепла теряется в окружающую среду за счет естественной конвекции.

Потери теплоты в единицу времени с 1 м² поверхности определяются по формуле Ньютона-Рихмана, Вт/м²,

                                              ,                                                  (2.33)

где t_c – температура наружной поверхности корпуса теплообменника;

      t_ж – температура окружающей среды (например, воздуха) вдали от стенки.

Зависимость для вычисления среднего коэффициента теплоотдачи при свободном движении теплоносителя имеет вид

                                        ,                                (2.24)

где постоянная величина с и показатель n зависит от режима движения теплоносителя, условий обтекания поверхности и расположения поверхности в пространстве; с и n являются функциями GrPr и определяются такими условиями:

если 1·10³ ≤ (Gr·Pr)_ж ≤ 1·10⁹,

то с = 0,75, n = 0.25;

если (Gr·Pr)_ж ≥ 6·10¹⁰ – для вертикальных стенок и труб,

то с = 0,15; ;

если 1·10³ ≤ (Gr·Pr)_ж ≤ 1·10⁹,

то с = 0,5; n = 0,25 – для горизонтальных труб.

В формуле (2.24) за определяющую температуру принята температура окружающей среды t_ж, а за определяющий размер для горизонтальных труб принимается внешний диаметр, для вертикальных труб и стенок – их высота H.

Примеры решения приведены в задачах № 7.1…7.4, 7.12 [5].

5) Теплоотдача при излучении

Для вычисления лучистой составляющей коэффициента теплоотдачи α_л используют формулу

                                ,                   (2.25)

где q_л – плотность потока теплового излучения, Вт/м²;

      ε_пр – приведенная степень черноты системы «наружная стенка (кожух) теплообменника – окружающая среда», в нашем случае ε_пр = 0,82;

       с₀ – коэффициент излучения абсолютно черного тела, с₀ = 5,67 Вт/(м²·К⁴);

Т_с, Т_ж – абсолютные температуры наружной поверхности теплообменника и окружающей среды.

Примеры решения приведены в задачах № 10.17, 10.28, 10.49 [5].

ЗАДАНИЕ ДЛЯ ВТОРОГО РАЗДЕЛА КУРСОВОЙ РАБОТЫ

В одноходовом кожухотрубном теплообменном аппарате горячий теплоноситель движется в межтрубном пространстве и охлаждается от температуры        , ˚С до        , ˚С.

Внутренний диаметр кожуха аппарата D =         , м. Холодный теплоноситель движется внутри металлических трубок. Холодный теплоноситель нагревается от         , ˚С до         , ˚С.

Число трубок в теплообменнике n =           . Трубки теплообменника с внутренней стороны покрыты отложениями (накипью) толщиной δ_нак =         , м. Тепловая мощность, вносимая в ТОА, Q_вн =         , кВт. Потери теплоты в окружающую среду составляют (1 – η)·100, %.

Определить поверхность нагрева F и число секций N теплообменника. Длина секции l_c = 5 м.

Расчет провести для прямоточного и противоточного направлений движения теплоносителей, а также при наличии накипи на трубах и при её отсутствии.

Известно также:

холодный теплоноситель –  ……………………;

горячий теплоноситель    –  ……………………;

    λ_с = ………………… кВт/(м·К);

    λ_нак = ………………. кВт/(м·К).

Теплофизические свойства теплоносителей принять:

для воды                              – по табл. 1 приложения 2.1;

для насыщенного пара       – по табл. 2 приложения 2.1;

для мазута и нефти             – по приложению 2.2.

Второй раздел курсовой работы должен содержать:

1)  задание со всеми исходными данными с указанием номера варианта (таблица 2.1);

2)  конструкторский тепловой расчет теплообменного аппарата (или его часть по указанию преподавателя);

3)  распечатку результатов расчета ТОА на ПЭВМ;

4)  сводную таблицу результатов расчета;

5)  графическую часть (графики изменения температур теплоносителей в ТОА), эскиз секции с основными размерами, схему соединения секций в теплообменный аппарат;

6)  выводы.

Таблица 2.1

Исходные данные курсовой  работы