Расчет двухпоточных витых теплообменников на ПЭВМ: Методические указания, страница 3

,                                      (3) где DТ_т  и DТ_х  – разность  температур  между  потоками  на теплом и холодном концах теплообменника.

При  0,59  1,7,  если данное равенство не соблюдается,  DТ_ср  подсчитывается как среднелогарифмическая разность температур:

                     .                                      (4)

Если же теплоемкость с_р одного из потоков изменяется по высоте теплообменника более чем на 10 %, то DТ_ср  подсчитывается как среднеинтегральная разность температур.

Определение теплопередающей поверхности теплообменника производится по уравнению

, где К – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²×К).

Принятая в программе величина запаса поверхности теплообменника составляет 30 %.

В связи с тем, что Q и DТ_ср  определены ранее из материально-энергетических балансов криогенной установки и энергетического баланса теплообменника, задача теплового расчета теплообменника в зна-чительной степени сводится к определению К.

Для гладкотрубных теплообменников К, отнесенный к наружной поверхности гладкой трубки, равен

, где a₁ – коэффициент теплоотдачи от прямого потока к стенке, Вт/(м²×К); a₂ – коэффициент теплоотдачи от стенки к обратному потоку,  Вт/(м²×К).

При навивке теплообменника из оребренной трубки коэффициент К, отнесенный к оребренной поверхности, равен

, где j – коэффициент оребрения трубки.

Коэффициенты теплоотдачи a₁  и a₂  рассчитывают, исходя из соответствующих значений критерия Нуссельта Nu. Для прямого потока, движущегося внутри трубки, при расчете критерия Nu и коэффициента сопротивления  x  используемые уравнения принимаются в зависимости от режима течения, определяемого критерием Рейнольдса Re. Принятые в зависимости от Re уравнения приведены в табл. 1.

Таблица 1

Зависимости, используемые в программе для расчета

 Nu₁ и x₁ в трубном пространстве теплообменника

В табл. 1 критерий Рейнольдса рассчитывается по формуле

, а критерий Прандтля по формуле

.

Из зависимостей, приведенных в табл.1, видно, что критерий Нуссельта является также функцией относительной кривизны змеевиков , где R – средний радиус закругления змеевика. В связи с тем, что учет кривизны змеевиков возможен только при известных геометрических размерах намотки, при расчете эту величину обычно принимают ориентировочно в пределах R = (10¸15) d₂. В нашем случае при составлении программы принято, что R = 15d₂.

Коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве для гладкотрубных теплообменников и теплообменников с оребренными трубками, изготовленными методом холодной прокатки, определяется с учетом геометрических характеристик намотки с помощью эмпирических зависимостей вида

Nu₂ = ARe.

Для гладкотрубных теплообменников значения коэффициента  А и показателя степени а, введенные в программу, выбирают в зависимости от вида навивки, относительных шагов навивки и величины Re₂. Эти значения приведены в табл. 2.

Таблица 2

Значения коэффициентов А и В и показателей степеней а и b в зависимости от вида навивки