Принципы теплообменного оборудования. Пластинчато-ребристые теплообменники, страница 11

Коэффициенты теплопередачи к для пластинчато-ребристых аппаратов рассчитывают по формулам (2)-(3) .

Для расчета отношений площадей поверхностей, например, в формуле (2) можно использовать следующие зависимости, полученные по известным геометрическим параметрам для гладких, волнистых, прерывистых или чешуйчатых поверхностей:

Здесь Fсв1 и F’ св2 —площади свободного сечения одиночных каналов, определяемые по формуле (40) при п = z = 1. При вычислении  по формуле (27) высоту ребра принимают равной l/2, где l — ширина секции. Крайние боковые секции теплообменника выполняют, как правило, шириной 1/2, чтобы обеспечить одинаковые значения  для ребер одноименных каналов, расположенных на периферии и внутри пакета (риc.15).

Гидродинамический расчет пластинчато-ребристых аппаратов сводится к определению суммы потерь давления, основными составляющими которых являются: и— потери давления на входе и выходе из коллекторов; и— потери давления на входе в распределитель или пакет и выходе из него; — потери давления на трение в каналах распределителей и собственно пакета с рабочей поверхностью теплообмена; и — потери давления в "косых срезах".

При боковом подводе и отводе одного из потоков в двухпоточном пластинчато-ребристом теплообменнике (так называемая Z- образная компоновка, рис. 16, а) между коллекторами и пакетом поверхности устанавливают распределители, которые обеспечивают равномерную подачу теплоносителя по каналам пакета. При торцовом подводе потока (рис. 16, б) распределители отсутствуют.

рис.15  Кривые распределения температуры потоков и ребер в поперечном сечении двухпоточного пластинчато-ребристого теплообменника

Потери  и  рассчитывают по формулам вида .

Рис.16 ( По Архарову рис.4,31. стр 332)

Коэффициент местного сопротивления при внезапном расширении потока определяют по формуле

где Fсв1 и Fсв2 — площади свободного сечения канала до и после расширения:

При повороте потока в канале значения  вычисляют по формуле

где  — угол поворота потока.

Потери  и  можно рассчитать, используя зависимости:

Здесь  — степень стеснения, т.е. отношение площади Fсв свободного сечения каналов распределителя или пакета к площади Fф фронтального сечения: Кс и Ке — коэффициенты, учитывающие необратимую составляющую потери давления, связанную с внезапным сужением или расширением потока (рис. 17).

Рис.17 ( По Архарову рис.4,32. стр.333)

Потери  рассчитывают по формулам вида , где f— фактор трения, определяемый по формулам (42) и (43) или графически (см. рис. 14).

Для расчета потерь давления так называемого косого среза и  коэффициент местных потерь  можно определить по экспериментальным кривым (рис. 18). Кривые на рис. 18, а получены для случая, когда площади сечения каналов в «косом срезе» изменяются в 2 раза, кривые на рис. 18, б — для случая, когда площади сечения каналов пакета и распределителя одинаковы, причем поверхность каналов в пакете прерывистая, в распределителе — гладкая.

Рис.18 (По Архарову рис.4,33.стр333)

В многопоточных ПРТ каждый из потоков одновременно взаимодействует с другими потоками, параметры и физические свойства которых, в общем случае, неодинаковы. Традиционный подход к расчету таких аппаратов основан на решении одномерной задачи стационарной теплопроводности в продольном прямоугольном ребре (рис. 19) совместно с уравнениями тепловых балансов между потоками. Расчет выполняют по элементарным участкам, считая, что длина каждого из них мала и равна, например, длине Д (см. рис. 9, г) ребра вдоль потока (обычно длину элементарного расчетного участка ТА обозначают dh или dx). При этом изменением теплофизических свойств и условий теплообмена по длине участка можно пренебречь. Температуру потока принимают на каждом участке одинаковой по высоте ребра. Термическим сопротивлением стенки канала пренебрегают. В результате расчета находят распределение температур по ребру в поперечном сечении аппарата и температурные напоры вдоль потоков.