Пример расчета витого теплообменника с оребренными трубами. Средние температуры потоков. Тепловая нагрузка

Пример расчета витого теплообменника с оребренными трубами.

Расчетная схема теплообменника представлена на рис. 95, характеристики оребренной трубы – на рис. 88, е.

Исходные данные: рабочее вещество в трубном и межтрубном пространствах – воздух; расход его в трубном пространстве , в межтрубном , а температуры на концах теплообменника:  K, K, K, K.

Средние температуры потоков:

 К; К.

Средние температуры потоков: МПа; МПа. Разности температур при противотоке: большая К; меньшая К; среднелогарифмическая (по рис. 82) К.

Конструкционная характеристика аппарата: диаметр сердечника м; поперечный шаг намотки м; продольный шаг - м; толщина прокладки м, диаметр трубы несущий м; диаметр трубы внутренний м; шаг ребра м; толщина ребра м. Все термодинамические и теплофизические данные, необходимые для расчета, берутся из соответствующих диаграмм.

Определяем тепловую нагрузку.  Вт, где , при С и 760 мм рт. ст.;

кДж/кг,

кДж/кг – соответственно энтальпии воздуха на входе в трубное пространство и на выходе из трубного пространства (находим по T-S-диаграмме).

Определяем коэффициент теплоотдачи от потока в трубках к стенке .

Физические параметры воздуха при  К, МПа:

коэффициент сжимаемости z=0,946;

плотность

;

коэффициент динамической вязкости

 ;

коэффициент теплопроводности

 ;

теплоемкость

 .

Число Прандтля

.

Число Рейнольдса

.

 м/с (принято и корректируется в процессе расчета).

Средний радиус закругления змеевиков:

.

Характер движения потока

;

 - движение турбулентное.

Число Нуссельта

Коэффициент теплоотдачи

.

Определяем коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве .

Физические параметры воздуха при  К, МПа:

коэффициент сжимаемости z=0,88;

плотность

;

коэффициент динамической вязкости

 ;

коэффициент теплопроводности

 ;

теплоемкость

 ;

где       кДж/кг,

кДж/кг – соответственно энтальпии воздуха на входе в межтрубное пространство и на выходе из межтрубного пространства (находим по   T-S-диаграмме).

Число Рейнольдса

            .

Число Нуссельта

.

Значения А и а определяются из табл. 25.

Коэффициент теплоотдачи

.

Коэффициент теплопередачи

.

Расчетная площадь поверхности теплообмена

 .

Площадь поверхности с учетом запаса 15%

 .

.

Свободное удельное сечение

 .

Площадь поперечного сечения

 .

Расчетный наружный диаметр

 м.

Число слоев намотки

.

Истинный наружный диаметр намотки

 м.

Количество труб

.

Средняя длина трубы в намотке

 м

Высота намотки

 м.

Число рядов труб в слое

.

Приводим гидравлический расчет аппарата в трубном пространстве.

Коэффициент сопротивления трения

.

Поправка на кривизну змеевика

Гидравлическое сопротивление трубного пространства

МПа

В межтрубном пространстве.

Отношение

Коэффициенты В и b берем из табл. 24.

Гидравлическое сопротивление межтрубного пространства

 МПа.