Методичка для Курсовой(теплотехника). Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальностей 090600, 090700, 170200, 250100, 250400, 320700, 330500

• Название: Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальностей 090600, 090700, 170200, 250100, 250400, 320700, 330500
• Анкор: Методичка для Курсовой(теплотехника).doc
• Дата: 27.04.2017
• Размер: 2.82 Mb.
• Имя файла: Методичка для Курсовой(теплотехника).doc
• Тип: Методические указания; #6023
• страница: 3 из 16

При расчете коэффициента теплоотдачи в межтрубном пространстве следует учитывать, что характер омывания потоком теплоносителя трубного пучка в кожухотрубных теплообменных аппаратах в значительной степени отличается от поперечного омывания идеального пучка гладких труб. Распределение потока теплоносителя в межтрубном пространстве значительно усложняет гидродинамическую картину движения теплоносителя и оказывает существенное влияние на конвективный теплообмен (рис. 8 ).

Коэффициент теплоотдачи в межтрубном пространстве α_мтр рассчитывается по формуле [2]



, (17)

где Nu, Re,Pr – числа подобия для теплоносителя, движущегося в межтрубном пространстве ТА, при средней арифметической температуре потока; Pr_с - число Прандтля теплоносителя, движущегося в межтрубном пространстве ТА, при средней температуре стенки труб; _мтр – коэффициент теплопроводности теплоносителя, движущегося в межтрубном пространстве ТА.

Средняя скорость теплоносителя в межтрубном пространстве выбранного стандартного теплообменного аппарата w_мтр , необходимая для определения числа Рейнольдса Re , рассчитывается по формуле

, (18)
где G_мтр , _мтр – массовый расход и плотность теплоносителя, движущегося в межтрубном пространстве; f_в.п ,f_м.п - площади проходного сечения в вырезе перегородки и между перегородками в межтрубном пространстве выбранного ТА.

Значения коэффициентов в уравнении (17) зависят от расположения труб в пучке и значений чисел Рейнольдса (табл. 8). В стандартных кожухотрубных теплообменниках трубы располагаются либо по вершинам равносторонних треугольников, либо по вершинам квадратов.
Таблица 8

Значения коэффициентов C₁,m, n в уравнении (17)

Схема расположения труб в пучке	Число Рейнольдса	Значения коэффициентов
		C1	m	n
	40103	0,71	0,5	0,36
	103≤Re≤2.105	0,40	0,6	0,36
	Re>2.105	0,036	0,8	0,40
	40103	0,71	0,5	0,36
	103≤Re≤2.105	0,36	0,6	0,36
	Re>2.105	0,032	0,8	0,40

Поправочный коэффициент C_z учитывает зависимость среднего коэффициента теплоотдачи в межтрубном пространстве от числа рядов труб в пучке, омываемых в поперечном направлении Z_п (Приложение II, III,
табл. 2-8, 3-8).

Этот коэффициент может быть определен из графика (рис. 9).

Рис. 9. Зависимость коэффициент C_zот числа рядов труб в пучке, омываемых в поперечном направлении Z_п

Поправочный коэффициент C_п учитывает влияние на конвективный теплообмен в межтрубном пространстве потока, проходящего через окна сегментных перегородок, и зависит от высоты свободного сегмента перегородки B_с

, %, (19)

где h– расстояние от оси перегородки до сегментного выреза; D_пер – диаметр перегородки (рис. 10).



Рис. 10. Схема сегментной перегородки

Высота свободного сегмента определяет долю труб пучка, омываемых поперечным потоком теплоносителя, и меняется для стандартных кожухотрубных ТА от 21 до 33 % (Приложение II, III, табл. 2-4а, 2-4б, 3-4). При оптимизации конструкции теплообменника следует стремиться к тому, чтобы коэффициент C_пбыл близок к 1.

Для практических расчетов поправочный коэффициент C_п находится из соотношения

C_п= 0,55 + 0,72 φ_n, (20)

где φ_n = N_п/N - относительное количество труб, омываемых потоком в поперечном направлении; N_п - число труб, омываемых потоком в поперечном направлении; N – общее число труб в пучке (Приложение II, III, табл. 2-4а, 2-4б, 3-4).

Поправочный коэффициент C_з учитывает влияние на конвективный теплообмен в межтрубном пространстве потоков теплоносителя, проходящих через зазоры между перегородкой и кожухом, и между трубами и отверстиями в перегородках. Эти потоки могут достигать 40 % от общего расхода теплоносителя и однозначно ухудшают теплоотдачу в межтрубном пространстве. Величины зазоров определяются технологией изготовления, требованиями сборки и разборки кожухотрубных теплообменных аппаратов и регламентируются ГОСТом (табл. 9, 10) [2, 11].