Расчет теплофизических свойств теплоносителей, страница 5

Средняя температура нагреваемого теплоносителя:

 ^оС;

Тепловая нагрузка аппарата:

кВт.

Теплофизические свойства теплоносителей:

при  t_{1 ср} = 548,114  ^оС,

t_{2 ср} = 193,455  ^оС,

кДж/(кг К);

 кДж/(кг К);

кг/м³;

=0,751 кг/м³;

 Вт/(м К);

 Вт/(м К);

;

;

м²/с;

n м²/с;

Теплопроводность стали: 46 Вт/(м К);

Типоразмер труб по ГОСТ 550-75

- наружный диаметр d_н = 32 мм;

- толщина стенки d = 3,5 мм;

- внутренний диаметр d_в = d_н-2^.d = 32 - 2 × 3,5 = 25 мм;

Масса одного погонного метра труб: G_m = 1,63 кг/м

Число ходов нагреваемого теплоносителя: Z₁ = 1;

греющего теплоносителя Z₂ = 1;

Число трубок в ряду Z_тр = 18 шт;

Число рядов: Z_р=17 шт;

Шаги разбивки:

- продольный S₁=1,3^.d_н= 1,3 ×32=41,6 мм;

- поперечный S₂=0,289×S₁= 0,289 × 41,6=12 мм;

- относительные шаги

s₁=S₁/d_н = 41,6 / 32 = 1,3 мм;

s₂=S₂/d_н = 12 / 32 = 0,38 мм;

Число труб в одном ходу: n=m/z₂ = 298 шт;

Общее число труб: m=Z_тр×Z_р-(Z_р-1)/2 = 298 шт;

Ширина теплообменника: В=S₁×Z_тр/1000 = 41,6 ×18/1000 = 0,749 м.

Площадь проходного сечения:

 м².

Активная длина трубок:

 м.

Коэффициент сжатого сечения:

Скорость греющего теплоносителя находим:

 м/с;

Скорость нагреваемого теплоносителя в сжатом течении:

 м/с;

Скорость нагреваемого теплоносителя:

м/с;

Число Рейнольдса греющего теплоносителя:

;

Число Рейнольдса нагреваемого теплоносителя::

;

Число Нуссельта (греющ.): Nu₁=0.021×Rе₁^0,8×Рr₁^0,43 = 0,021 ×8397,7^0,8 ×0,614^0,43=23,47;

Число Нуссельта (нагр.): Nu₂=0,4×Rе₂^0,6×Рr₂^0,36 = 0,4 ×751,3^0,6 × 0,679^0,36 = 18,50;

Число Нуссельта (нагр., сжатый пучок):

;

Число Нуссельта (нагр., истинный) если , то Nu₂ (нагр., сжатый пучок), иначе Nu₂ (нагр.). Так как 1,3 / 0,38 > 2, Nu₂ (истинный) = 18,50.

Коэффициент теплоотдачи:

- греющего теплоносителя

 Вт/(м² К);

- нагреваемого теплоносителя  Вт/(м² К);

Коэффициент теплопередачи:

 Вт/(м² К);

Среднелогарифмический температурныйнапор:

 ^оС;

где  = 376,2 – 20 = 356,2 ^оС;

 = 720 – 366,9 = 353,1 ^оС;

Расчетная поверхность теплообмена:

 м²;

Сходимость площади:

%

Сходимость активной длины трубок:

D=l_а-l_а=0

l_а=4,664 м

Толщина трубной доски: S=0,025 м;

Отрезная длина труб: l_отр = l_а+2×S= 4,664 + 2 ×0,025 = 4,71 м;

Масса теплообменной поверхности: М=Gm×l_отр×n = 1,63 × 4,71× 298 = 2289,8 кг;

Число Эйлера:

;

Общие потери давления воздуха, равные потерям давления в пучке:

 кПа;

5. Моделирование статического и динамического изменения    тепловых и гидравлических характеристик этого аппарата при изменении входных параметров теплоносителей в заданном диапазоне.

Передаточные функции каналов:

“температура греющего теплоносителя на входе - температура греющего теплоносителя на выходе”:

 ;

“температура нагреваемого теплоносителя на входе - температура нагреваемого теплоносителя на выходе”:

 ;

“температура греющего теплоносителя на входе - температура нагреваемого теплоносителя на выходе”:

 ;

“температура нагреваемого теплоносителя на входе - температура греющего теплоносителя на выходе”:

Коэффициенты входящие в уравнения вычисляются по формулам

k₁=;

k₂=;

где      α₁,α₂ – средние за время возмущения коэффициенты теплоотдачи по греющему и нагреваемому теплоносителю соответственно, Вт/(м^2.К);

Число Стентона:

St₁=;

St₂=;

где      F = 124,45 м² – поверхность теплообмена, м²;

С₁, С₂ – средняя теплоёмкость за время возмущения греющего и нагреваемого теплоносителя соответственно, кДж/(кг^.К);

G₁, G₂  – средний расход за время возмущения греющего и нагреваемого теплоносителя соответственно, кг/с;

Время инерции стенки трубы:

Т_м=

Где      ρ_м = 7500 кг/м³  - плотность материала трубок, кг/м³;

С_м = 600 Дж/(кг^.К) –  теплоёмкость материала трубок, Дж/(кг^.К);

δ = 0,002 м – толщина стенки трубок, м;

Время замены массы воды заполняющего межтрубное пространство: