,
(3) где DТт
и DТх –
разность температур между потоками на теплом и холодном концах
теплообменника.
При 0,59 1,7,
если данное равенство не соблюдается, DТср
подсчитывается как
среднелогарифмическая разность температур:
. (4)
Если же теплоемкость ср одного из потоков изменяется по высоте теплообменника более чем на 10 %, то DТср 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 DТср 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
Режим течения |
Re1 < 2300 |
2300 £Re1 £Reкр |
Re1 > Reкр=
= 2300 +10500 |
Nu1 |
3,66 |
|
|
x1 |
|
|
|
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
№ пп |
Вид навивки |
Относительные шаги навивки |
Предельные изменения критерия Re2 |
Значения коэффициентов в уравнении вида Nu2=
AR |
Значения коэффициентов в уравнении вида |
|||
s1 |
s2 |
А |
а |
В |
b |
|||
1 2 3 4 5 6 7 8 |
Плотная Разреженная Разреженная Разреженная Шаговая Шаговая Шаговая Шаговая |
1,15 1,1 1,2 1,15 1,0 1,0 1,0 1,0 |
1,0 1,2 1,2 1,3 1,2 1,4 1,6 1,8 |
2000–10000 1000–8000 1000–26000 1500–4000 800–44000 1000–8000 1000–7000 1000–7000 |
0,0185 0,083 0,083 0,083 0,009 0,10 0,10 0,195 |
0,95 0,85 0,85 0,85 1,10 0,88 0,88 0,80 |
8,1 33,8 5,6 6,4 19,4 19,2 17,1 13,7 |
0,21 0,21 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 |
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.