Тепловой и гидравлический расчет теплообменных аппаратов компрессорных установок, страница 2

2.3   Расчет поверхности теплообмена на основе уравнения теплопередачи

Площадь поверхности теплообмена можно вычислить по формуле

, где k – коэффициент теплопередачи

 

- термодинамическое сопротивление слоя загрязнения, которое для времени работы  без очистки 5000 часов .

Из соотношения мм видно, что мм.

Определим коэффициент оребрения, :

;

где - полная поверхность ребристого сечения, - поверхность гладкой трубы, несущей оребрение, причем .

где - площадь сжатого сечения, которая определяется:

и - поверхность ребра, определяется;

Вычислим характерный линейный размер

Тогда можно найти критериальные коэффициенты для воздуха

Nu₁=0,2 Re₁ⁿ∙Pr₁^0,33∙C_z∙C_S∙𝝋^-0,5

Поправка на число рядов

С_z=1, при z>4.

Коэффициент формы пучка

где - безразмерные шаги, определяющиеся следующим образом:

Nu₁=0,2 Re₁ⁿ∙Pr₁^0,33∙C_z∙C_S∙𝝋^-0,5=0,2∙70224.4 ^{0,65φ^0,07}∙0,698 ^0,33∙1∙1,03∙9.89^-0,5=290.1

Отсюда найдем коэффициент теплоотдачи для воздуха

Условное осредненное значение коэффициента теплоотдачи

 (т.к , , рис.3, б);

Е – коэффициент эффективности круглых ребер (определяем по рис.3, а).

,

- теплопроводность материала трубы и ребра (для алюминия ).

.

По рис.3, а, видим, что при

Е = 0,75.

.

По формуле определим приведенный коэффициент теплоотдачи:

.

Подставив в исходное уравнение найденные величины, получим

Площадь гладких труб, несущих оребрение

.

1.   

2.   

2.1.   

2.2.   

2.3.   

2.4.   

2.5.   Определение площади проходного сечения шахматного пучка труб

Коэффициент фронтального загромождения

.

Площадь проходного сечения без загромождения

Площадь проходного сечения с загромождением

.

2.6   Определение объема и геометрических размеров воздухоохладителя

Для начала расчета предположим, что сечение квадратное (). В дальнейшем уточним эти размеры.

2.6.1  Число труб в одном ряду

2.6.2  Число рядов по глубине воздухоохладителя

2.6.3  Глубина воздухоохладителя

2.6.4  Объем воздухоохладителя

2.6.5  Погрешность расчета воздухоохладителя

2.7   Определение скорости воды

2.8   Расчет скорости воды на основе результата теплового расчета

Найдем число Нуссельта для воды:

Тогда число Рейнольдса будет равно

Определим число ходов

Округлим до m_н = 5, т.к. z должно делиться на m без остатка.

Произведем пересчет параметров при полученном значении ходов m

3.  Гидравлический расчет

3.1  Гидравлический расчет по воздуху

Средняя по теплообменнику скорость

Гидравлический диаметр и среднее число Рейнольдса для воздуха

Коэффициент сопротивления одного ряда труб

Дополнительный условный коэффициент сопротивления

Коэффициент сопротивления для шахматного пучка

Полный коэффициент сопротивления воздушного тракта для шахматного пучка

𝜉₁= 𝜉_1п +𝜉_1t=54.18-0,602=53.6

Потери давления

= 𝜉₁∙0,5∙_1ср∙С_1ср²=53.6∙0,5∙2,34∙(18,25)²=20887Па

Затраты мощности на прокачку воздуха через пучок

3.2  Гидравлический расчет по водяному тракту

Эквивалентная шероховатость трубы

Относительная шероховатость

Коэффициент трения трубы

Суммарный коэффициент сопротивления для воды

Для  ходов:

𝜉₂= 𝜉_2х∙m=3,32∙10=33,2

Потери давления

= 𝜉₂∙0,5∙₂∙С_2н²=33,2∙0,5∙995,7∙(1,11)²=20365 Па

Мощность насоса для прокачки воды через воздухоохладитель

4.  Определение критерия Кирпичева

5.  Поисковая оптимизация воздухоохладителя.

Оптимизацию будем проводить по двум параметрам d и S₁:

Из графика видно, что Z_min достигается при d=19.6 мм, и S₁=31.3 мм

Список используемой литературы

1.  Г. Г. Гавра, П. М. Михайлов, В. В. Рис  Тепловой и гидравлический расчет теплообменных аппаратов компрессорных установок, ЛПИ, 1982год, 72 стр.