Курсовая работа: Кожухотрубчатые теплообменные аппараты

1.2 Определение интенсивности процессов теплообмена

В основу расчёта коэффициентов теплоотдачи между теплоносителями и поверхностью стенки положены критериальные уравнения, полученные в результате обработки многочисленных экспериментальных данных и их обобщения на основе теории подобия.

1.2.1 Расчёт интенсивности теплоотдачи со стороны греющего теплоносителя

По среднеарифметическому значению температуры  определяются значения физических свойств греющего теплоносителя:

 – плотность, кг/м³,  (кг/м³);

 – кинематический коэффициент вязкости, м²/с,  (м²/с);

 – коэффициент теплопроводности, Вт/(м· К),  (Вт/(м· К));

– критерий Прандтля, .

В первом приближении температура стенки, ºС:

                                                                                              (1.10)

 (ºС)

По  определяется

,

Критерий Рейнольдса для потока греющего теплоносителя, ([7]):

                                                                                              (1.11)

где  – средняя скорость греющего теплоносителя, м/с, ([7], стр.6) ,  (м/с).

В результате сравнения вычисленного значения = с критическим числом  = 2300 устанавливаем, что режим течения жидкости турбулентный и выбираем критериальное уравнение для расчета числа Нуссельта. Интенсивность теплоотдачи в круглых трубках зависит от режима движения теплоносителя.

При турбулентном режиме течения жидкости (Re > 2300) в круглых трубах и каналах число Нуссельта определяется по критериальной зависимости, ([7]):

                                                                 (1.12)

Коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке трубы, Вт/(м²· К), ([7]):

                                                                                              (1.16)

 (Вт/(м²· К)).

1.2.2. Расчёт интенсивности теплоотдачи со стороны нагреваемого теплоносителя

По среднеарифметическому значению температуры  определяются значения физических свойств нагреваемого теплоносителя ([3]):

 – плотность теплоносителя, кг/м³, (кг/м³);

 – кинематический коэффициент вязкости, м²/с,  (м²/с);

 – коэффициент теплопроводности, Вт/(м· К), (Вт/(м· К));

– критерий Прандтля,.

Число Рейнольдса для потока холодного теплоносителя, ([7]):

                                                                                              (1.17)

где  – средняя скорость нагреваемого теплоносителя, м/с, ([7], стр. 8),  (м/с).

В результате сравнения вычисленного значения  с критическим числом = 1000 выбираем критериальное уравнение, по которому подсчитывается число Нуссельта.

При движении теплоносителя в межтрубном пространстве коэффициент теплоотдачи рассчитывают по уравнению ([7]):

                                                                 (1.18)

.

За определяющий геометрический размер принимают наружный диаметр теплообменных труб.

Коэффициент теплоотдачи от стенок трубного пучка к нагреваемому теплоносителю, Вт/(м²· К), ([7]):

                                                                                              (1.20)

 (Вт/(м²· К)).

1.3 Определение коэффициента теплопередачи

Если (/) < 2, то коэффициент теплопередачи для плоской поверхности теплообмена с достаточной точностью определяется по формуле, Вт/(м²· К), ([7]):

                                                                           (1.21)

(Вт/(м²·К))

где ,  – термические сопротивления слоев загрязнений с обеих сторон стенки, (м2· К)/Вт ([1]),  ((м2· К)/Вт),  ((м2· К)/Вт);

 – толщина стенки, м;

 – коэффициент теплопроводности материала трубок ([7], таблица П.1.3), Вт/(м· К);

 (Вт/(м· К));

Толщина стенки трубки вычисляется по формуле, ([7]):

                                                                                              (1.22)

 (мм)

Вычисленное значение коэффициента теплопередачи сравнивается с ориентировочными значениями k для соответствующих теплоносителей ([1]).

1.4. Определение расчетной площади поверхности теплообмена

В аппаратах с прямо- или противоточным движением теплоносителей средняя разность температур потоков определяется как среднелогарифмическая между большей и меньшей разностями температур теплоносителей на концах аппарата, ([7]):

                                                                                    (1.23)

 (ºС);

где  – большая разность температур, ºС,  (ºС)(см. рис1),

 – меньшая разность температур, ºС,  (ºС)(см. рис1).

График изменения температур теплоносителей при противотоке, ([7], рис. П1.2)

Рис.1. Графическая зависимость для определения большей и меньшей разности температур теплоносителей

При сложном взаимном движении теплоносителей, например при смешанном и перекрестном токе в многоходовых теплообменниках, средняя разность температур теплоносителей определяется с учетом поправки ([7]):

                                                                                    (1.24)

 (ºС)

Для нахождения поправочного коэффициента  вычисляются вспомогательные коэффициенты P и R ([7]):

                                                                                              (1.25)

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7