Конструирование сальникового подогревателя типа ПС-115 улучшенных характеристик, страница 4

w^* – cкорость нагреваемого теплоносителя (воды);

N_o,d1=1,0531,163x^*₁r(w^*₁) ³ =1,0531,1630,0487998,21³=59,36 Вт/м²

 N_o,d2=1,0531,163x^*₂r(w^*₂) ³ =1,0531,1630,0381998,22³=372,6 Вт/м²

 

    Также найдем логарифмы:

( N_{o, d1}) =59,36 =1,77

( N_{o ,d2}) =372,6 = 2,57

Теперь для определения энергетически оптимальной поверхности необходимо полученные данные для двух точек свести в таблицу 2.

Таблица 2.    Сводная по трубе с ленточными завихрителями.

w*1=1 м/с – cкорость нагреваемого теплоносителя для первой точки (воды);	w*2=2 м/с – cкорость нагреваемого теплоносителя  для второй точки (воды);
;	;
Nu1, = 158,59	Nu1, = 340,2
Вт/(м2К);	Вт/(м2К);
;	;
;	;
No1,=59,36 Вт/м2;	No1,=372,6 Вт/м2;
.	.

По таблицам 1 и 2 построим логарифмическую зависимость коэффициента теплоотдачи от потребляемой мощности .

Рис.4 Зависимость коэффициента теплопередачи от затрат мощности.

При N_о=100 Вт/м²  (рис. 4.) имеем:

a₁ = 6309,6  Вт/(м²К) для гладкой трубы;

a₂ = 8833,4  Вт/(м²К) для трубы с ленточными завихрителями;

м) Тепловая эффективность будет:

                             раз.                                           (III.15)

Следовательно  труба с ленточными завихрителями эффективнее на 40%. Поэтому для данного аппарата выбираем трубы с ленточными завихрителями.

IV. Оптимальная скорость воды.

Начало расчета положена в параграфе I по этому начнем расчет с выбора трубного пучка. И так трубный пучок конденсатора выполняется из стальных трубок d₂/d₁=19/17мм, которые имеют разбивку по сторонам равносторонне- него треугольника с шагом S=25мм, который удовлетворяет условию:

S S_min =d_н+6мм ,                                          (IV.1)

где

d_н=19мм – наружный диаметр  стальных трубок;

S_min – шаг разбивки

S_min = d_н+6мм = 19+6=25мм.

При оптимизации скорости в частности и выполнения вообще оптимизации того или иного параметра нет необходимости в применении сложных  точных критериальных зависимостей по теплоотдаче, так как значения стоимостей не имеют строгой дифференциации и колеблются в широких пределах.

а) Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара бензола к наружной поверхности трубок определяем по приближенной зависимости:

                             ,                                  (IV.2)

где

d_н=19мм – наружный диаметр  латунных трубок;

t_н=80,1^оС –  температура греющего теплоносителя ;

t_ст– средняя температура стенки .

t_cт=0,5(t_ср1+ t_ср2),                                   (IV.2.1)

где  

t_ср1= 70^оС – средняя температура нагреваемого теплоносителя ;

t_ср2= 177^оС – средняя температура греющего теплоносителя .

t_cт = 0,5(70+177)=123,5 ^оС.

A’ – коэффициент составленный из теплофизических свойств жидкости взятый при t_пл = 65,07 ^оС  в общем случае может определен по выражению:

                                       ,(IV.2.2)

                      где

l= 11,5210^-2 ккал/(чмград) – коэффициент теплопроводности жидкого бензола; 

m  = 0,376910^-4  кгсс/м² – коэффициент вязкости пленки конденсатора;

r =830,7 кгс/м³– плотность жидкого бензола;

r =94,5 ккал/кг – теплота конденсации бензола;

i– число трубок в вертикальном ряду .

б) Определим расчетный коэффициент теплоотдачи:

                                        ,                                (IV.3)

где

j_ск =1 – скоростной эффект для парожидкостных аппаратов; 

j =1 – поправочный коэффициент начистоту поверхности конденсации;

j₁ =0,97 –коэффициент, учитывающий чистоту греющего пара;

j₂ =0,9 –коэффициент, учитывающий наличие воздуха в межтрубном пространстве.

  Вт/(м²К).