Файл: РПР Расчет теплообменного аппарата.doc

- при движении теплоносителя внутри круглой трубы, м;

- при движении теплоносителя в кольцевом канале в случае отсутствия передачи теплоты через внешнюю поверхность, м;

- при движении теплоносителя в кольцевом канале при передаче теплоты через внутреннюю и внешнюю поверхности, м.

, C – температурный напор между стенкой и жидкостью;

t_Ж – определяющая температура, в качестве которой принимается средняя температура соответствующего теплоносителя t₁=0,5(t₁+t₁) или t₂=0,5(t₂+t₂).

Т. к. температура стенки t_СТ со стороны каждого из теплоносителей вначале бывает неизвестна, то в первом приближении рекомендуется принимать её одинаковой с каждой из сторон и равной среднему значению между температурами горячего и холодного теплоносителей

t_СТ1= t_СТ2=0,5(t₁+t₂)

6. Определяются значения коэффициента теплоотдачи  от горячего теплоносителя к стенке и от стенки холодному теплоносителю.

В случае развитого турбулентного режима течения теплоносителя (Re>10⁴) коэффициент теплоотдачи определяется из следующих критериальных уравнений:

А). При вынужденном движении теплоносителя внутри гладкой трубы /1/

Б). При вынужденном движении теплоносителя в кольцевом канале круглого поперечного сечения /2/

При l/d₁>50 коэффициент _l , учитывающий влияние начального участка стабилизации потока, можно принимать равным _l = 1

Критерий Pr_СТ определяется для каждого из теплоносителей по Приложениям 2, 3, 4 при соответствующих температурах стенки t_СТ1 и t_СТ2.

В случае ламинарного течения теплоносителя (Re<2320) возможны два режима, каждому из которых соответствует своё критериальное уравнение:

А). Вязкостный ламинарный режим (GrPr>810⁵)

Этим уравнением согласно /4/ можно пользоваться, если l/d₁<Pe/12.

---

Если l/d₁>Pe/12, то среднее по всей длине трубы значение критерия Нуссельта постоянно и равно

Nu=3,66

Б). Вязкостно-гравитационный ламинарный режим (GrPr<810⁵)

Также, как и в случае турбулентного режима, при l/d₁>50 можно пренебречь влиянием начального участка стабилизации потока и принимать коэффициент _l = 1. В противном случае поправочный множитель поправочный множитель определяется в зависимости от отношения l/d₁

l/d1	1	2	5	10	15	20	30	40	50
l	1,9	1,7	1,44	1,28	1,18	1,13	1,05	1,02	1,00

В случае переходного режима течения теплоносителя (2320<Re<10⁴) критерий Нуссельта определяется как для турбулентного режима, но с введением соответствующей поправки, учитывающий отклонение переходного режима от развитого турбулентного режима.

где Nu_ТУРБ – критерий Нуссельта, определяемый по критериальным уравнениям для турбулентного режима;

_ПЕР – поправка на переходный режим, определяемая в зависимости от значения критерия Рейнольдса.

В /4/ рекомендованы следующие значения поправочного коэффициента _ПЕР :

Re	2500	3000	4000	5000	6000	8000	10 000
ПЕР	0,40	0,57	0,72	0,81	0,88	0,96	1,0

---

После определения значений критерия Нуссельта, соответствующих заданным режимам движения теплоносителей, находят значения коэффициента теплоотдачи  со стороны каждого из теплоносителей по формуле:

Здесь, как и в вышеприведенных критериальных уравнениях l₀ – определяющий размер, который выбирается аналогично тому, как это делалось при определении критериев Рейнольдса, Грасгофа и др. (см. п. 5).

7. Определяется среднелогарифмический температурный напор для случаев прямотока и противотока

УКАЗАНИЕ: Определение необходимо проиллюстрировать эскизами (см. рис. 2)

7. Определяется значение линейного коэффициента теплопередачи теплообменного аппарата типа «труба в трубе».

Где _СТ – коэффициент теплопроводности материала стенки трубы (для углеродистой стали согласно /3/ можно принять _СТ = 50 Вт/мград ).

7. Определяется линейная плотность теплового потока, приходящаяся на 1 м длины трубы.

7. Определяется суммарная длина трубы теплообменника при прямоточной и противоточной схемах движения теплоносителей.

По результатам делается вывод о том какая схема движения теплоносителей и почему предпочтительней. Дальнейший расчет делается только для схемы движения теплоносителей признанной более предпочтительной.

7. Определяется общая поверхность теплообмена.

7. Уточняются температуры стенки трубы со стороны горячего и холодного теплоносителей.

---

7. Уточняются значения критериев Прандтля и .

Дальнейший расчёт выполняется согласно п.п. 5...13 только для схемы движения теплоносителей признанной в качестве предпочтительной до тех пор, пока не будет выполняться условие

---

Приложение 1 Варианты заданий для расчета теплообменного аппарата

Вариант	d2/d1, мм/мм	D, мм	Горячий теплоноситель			Холодный теплоноситель
			t1′, С	m1, кг/с	Вид теплоносителя	t2′, С	t2″, С	m2, кг/с	Вид теплоносителя
1	40/37	54	105	3,3	Масло МС-20	17	50	2,6	Вода
2	38/36	55	97	1,2	Вода	18	55	1,2	Вода
3	40/38	56	98	1,1	Вода	17	52	2,7	Трансфмасло
4	42/39	58	115	2,5	Трансф масло	18	60	1,5	Вода
5	45/42	60	130	3,4	Масло МС-20	20	65	2,5	Вода
6	36/34	52	98	1,2	Вода	21	54	1,4	Вода
7	45/43	62	125	6,0	Масло МС-20	17	64	3,5	Вода
8	34/32	54	135	3,6	Масло МС-20	16	68	2,5	Вода
9	44/42	58	140	5,8	Масло МС-20	15	70	3,5	Вода
10	36/33	55	96	0,46	Вода	18	50	1,2	Масло МС-20
11	37/35	56	105	2,4	Тансф масло	17	53	1,5	Вода
12	38/36	51	125	2,3	Масло МС-20	20	55	2,3	Вода
13	43/41	58	96	1,74	Вода	17	53	3,5	Масло МС-20
14	40/38	65	95	1,65	Вода	15	55	3,7	Трансф масло
15	36/34	52	93	1,2	Вода	16	47	1,1	Вода
16	30/28	50	115	2,6	Трансф масло	22	48	2,8	Вода
17	32/30	51	120	1,75	Трансф масло	21	50	1,8	Вода
18	33/30	48	98	0,75	Вода	17	65	1,5	Масло МС-20
19	45/42	56	140	3,4	Масло МС-20	18	65	2,8	Вода
20	47/44	62	120	4,1	Масло МС-20	23	60	3,0	Вода
21	42/40	56	95	1,1	Вода	17	47	1,16	Вода
22	44/42	58	140	5,8	Масло МС-20	15	70	3,5	Вода
23	36/33	55	96	0,46	Вода	18	50	1,2	Масло МС-20
24	37/35	56	105	2,4	Тансф масло	17	53	1,5	Вода
25	38/36	51	125	2,3	Масло МС-20	20	55	2,3	Вода
26	43/41	58	96	1,74	Вода	17	53	3,5	Масло МС-20
27	40/38	65	95	1,65	Вода	15	55	3,7	Трансф масло
28	36/34	52	93	1,2	Вода	16	47	1,1	Вода
29	30/28	50	115	2,6	Трансф масло	22	48	2,8	Вода
30	32/30	51	120	1,75	Трансф масло	21	50	1,8	Вода

---