Определение основных конструктивных характеристик металлического трубчатого промышленного рекуператора, страница 2

ΔH	Vt	Температура
		воздуха				рекуператора						середины стенки трубы
		на входе		на выходе		в начале		в середине		в конце
42	0,00356	0	0	14	194	35	440	33	418	28	361	18	243
38	0,00339	1	16	14	194	21	279	20	267	28	361	30	384
31,5	0,00309	1	16	11	156	1	255	17	231	27	349	25	326
31	0,00306	1	16	11	156	16	219	14	194	26	338	22	291
28	0,00291	1	16	9	130	16	219	12	169	24	314	19	255
25	0,00275	1	16	9	130	15	206	11	116	23	303	16	219
18	0,00233	1	16	9	130	14	194	11	116	10	143	17	231
14,5	0,00209	1	16	9	130	14	194	11	116	22	291	16	219
5,5	0,00129	0	0	9	130	14	194	12	169	21	249	16	219
1	0,00055	0	0	9	130	14	194	12	169	20	267	16	219

Температурная поправка на температуру холодного спая равна 23º С.

Для определения вида критериального уравнения составим вспомогательную таблицу расчетов:

H	Vo	tст сред	tвозд сред
42	0,00329	388,50	120
38	0,00297	345,75	128
31,5	0,00270	313,25	109
31	0,00268	283,50	109
28	0,00255	262,25	96
25	0,00241	234,00	96
18	0,00204	194,00	96
14,5	0,00183	228,00	96
5,5	0,00119	230,75	88
1	0,00051	235,25	88
СРЕДНЕЕ
23,45	0,00222	271,53	102,6

Количество тепла, переданного за единицу времени равно .

Удельная теплоемкость воздуха при средней температуре воздуха 102,6º С равно 1,3051 кДж/(м³·К). Значит

Коэффициент теплоотдачи определим по формуле    .

Таким образом,

Коэффициент теплопроводности λ для средней температуры воздуха  102,6º С равен 3,22·10^-2 Вт/м·К .

Линейный размер модели  .

Значение критерия Нуссельта

Расход воздуха, проходящий через модель при средней температуре воздуха равен:

Значение скорости определяем по формуле:

Вычислим критерий Рейнольдса. При вычислении этого критерия за определяющий размер принимаем гидравлический диаметр модели рекуператора. Кинематический коэффициент вязкости при температуре 102,6º С равен 23,13·10^-6.

Для различных режимов работы рассчитаем критерии Нуссельта и Рейнольдса и завнесем их в таблицу:

H	tвозд сред	αконв	Nu	w	Re
42	120	0,0329	58,5093	4,30	2920
38	128	0,0297	62,4099	3,96	2689
31,5	109	0,0270	53,1460	3,44	2332
31	109	0,0268	53,1460	3,41	2314
28	96	0,0255	46,8075	3,13	2124
25	96	0,0241	46,8075	2,96	2007
18	96	0,0204	46,8075	2,51	1703
14,5	96	0,0183	46,8075	2,25	1528
5,5	88	0,0119	42,9068	1,43	971
1	88	0,0051	42,9068	0,61	414

Обычно критериальные уравнения имеют вид степенной функции

где c  и  n – коэффициенты, найденные экспериментально.

Для нахождения коэффициентов  c  и  n логарифмируем уравнение и получим:

ln  Nu	ln  Re
4,07	7,98
4,13	7,90
3,97	7,75
3,97	7,75
3,85	7,66
3,85	7,60
3,85	7,44
3,85	7,33
3,76	6,88
3,76	6,03

Построим зависимость Nu   =   f ( Re ).

Таким образом, ln  c  =  2,6869 ( с = 14,686 )  и n = 0,1639.

Значит, критериальное уравнение примет вид: 

Полученное критериальное уравнение описывает процесс конвективного теплообмена в модели рекуператора и в подобном ему промышленном рекуператоре, что позволяет использовать это уравнение для расчета промышленного рекуператора.

1) Расход проходящего через рекуператор воздуха составляет 200 м³/мин.

2) Средняя температура нагретого воздуха 300º С.

3) Средняя температура поверхности рабочих элементов рекуператора 800º С.

4) Гидравлический диаметр 3,86·10^-2 м.

Определим критерий Рейнольдса при условии, что w = 10 м/с и ν = 102,34·10^-6.

Тогда критерий Нуссельта будет равен

Коэффициент теплоотдачи равен: