Методические указания к выполнению расчетно-графического задания «Расчет теплообменной поверхности автомобильного радиатора», страница 6

Коэффициент эффективности оребрения показывает отношение температурных напоров от ребра и гладкой поверхности и определяется геометрическими размерами ребра. Из решения стационарной плоской задачи теплообмена между оребренной поверхностью и омываемой средой в предположении постоянства коэффициента теплоотдачи было получено:

                                        ,                                       (3.11)

где х = ℓ_р(2α_в/λ_рδ_р); ℓ_р –длина ребра, м; λ_р – коэффициент теплопроводности ребра, Вт/(мּград); δ_р – толщина ребра, м.

В радиаторе с круглыми ребрами теплота в ребре распространяется  радиально, что можно учесть поправкой , т.е.тогда коэффициент эффективности оребрения будет  

Значения  th x от значений безразмерного параметра x приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1

x	0	0,5	1	1,5	2	3	4	5
th x	0	0,4621	0,7616	0,9052	0,9640	0,9951	0,9993	0,9999

3.6. Определение площади оребрения

Из (2.5) получим формулу для предварительного расчета площади поверхности ребра

                                                                          (3.12)

Из геометрических соотношений определяется количество ребер n_р и расстояние между ними h с учетом того, что поверхность теплообмена равна удвоенной площади поверхности ребра:

                                                 n_р = F_р/[2(аb – /4]                         (3.13)

                                                           h = (H- δּn_р)/n_р                           (3.14)

3.7. Уточненный расчет

Определены приближенные геометрические размеры теплообменной поверхности, и теперь следует уточнить следующие величины:

─  коэффициент теплоотдачи от ребра к воздуху и от трубки к воздуху;

─  температуру воздуха, так как из-за наличия ребер живое сечение уменьшилось;

─  коэффициент эффективности оребрения.

3.7.1. Уточнение коэффициента теплоотдачи от ребра к воздуху

В отличие от приближенных формул (3.5) и (3.6) теплообмен будет определяться расстоянием между ребрами h:

Nu_в = 1,85(Rе_вּPr_вּd_э/b)^0,33

                                  при (Rе_вּPr_вּd_э/b) > 70, Rе_в < 1ּ10⁴;             (3.15)

Nu_в = 7,5

при (Rе_вּPr_вּd_э/b) < 70.

В случае турбулентного режима

             при 1ּ10⁴ < Rе_в < 5ּ10⁶ ,                         (3.16)

где Nu_в = α_вd_э/λ_в;  d_э – эквивалентный диаметр плоской щели шириной 2h.

3.7.2. Уточнение температуры воздуха

Температура воздуха уточняется по соотношению (3.7) с массовым расходом воздуха, определяемым по формуле (3.9) по уточненному значению живого сечения

S¹ = (H – δ_р n_р)(а – d_тр).

3.7.3. Уточнение коэффициента эффективности оребрения

Коэффициент эффективности оребрения уточняется при новом значении α¹_в.

          4.  ПРИМЕР РАСЧЕТА РАДИАТОРА

Исходные данные:

Мощность двигателя  N                                       95 кВт;

Температура воды на входе  t_вх.ж                                      90⁰ С;

Температура воздуха на входе t_в.вх                                 25⁰ С;

Скорость обдува υ_в                                                                      25 м/с;

Высота радиатора H                                             300 мм;

Ширина В                                                              50 мм;

Размер трубки                                                мм;

Размещение трубок                                              двухрядное;

Шаг трубок а                                                         15 мм;

Ребра стальные                                           толщина δ_р                                                            0,2мм;

теплопроводность λ_р                                            53,6 Вт/(мּК).

4.1. Определение количества элементов n

Принимаем n = 49 шт. и уточняем тепловой поток , отводимый одним элементом

.

4.2. Расчет коэффициента теплоотдачи α_ж от воды к стенке трубки

Теплофизические свойства воды принимаем при температуре входа 90⁰С(Табл. 2):

ρ_ж = 965 кг/м³; ν_ж = 0,326ּ10^-6 м²/с; λ_ж = 68ּ10^-2 Вт/(мּград)

4.2.1. Определяем эквивалентный диаметр трубки:

а) внутренняя площадь сечения трубки