Теплообменного

• Название: Теплообменного
• Дата: 08.03.2023
• Размер: 1.2 Mb.
• Имя файла: Teplovoy_raschet_rekuperativnogo_teploobmennogo_apparata.docx
• Тип: Учебное пособие; #974755
• страница: 16 из 22

Второе приближение Т₁'' = 85,2 ⁰С, Т₂'' = 13,2 ⁰С

Средние температуры горячей и холодной воды равны

T^'  T^" 90  85, 2 ₀

T₁ ¹¹   87, 6 С;

2 2

T^'  T^" 10 13, 2 ₀

T₂ ²²   11, 6 С.

2 2

2. 
   Определим коэффициенты теплоотдачи α₁, α₂ и ко- эффициент теплопередачи k.
   

– Примем Т_w1 = 58,6 ⁰С и Т_w2 = 57,6 ⁰С.

• 
  
  w w1 w2
  Коэффициент теплопроводности углеродистой стали 20 найдем из табл. 1.11 [1] при средней температуре стенки Т  (Т  Т ) / 2  (58,6  57,6) / 2  58,1⁰С λ_w= 51,6 Вт/(мК).
  
• 
  По критериальным уравнениям находим коэффици- енты теплоотдачи со стороны горячего и холодного тепло- носителей ₁ и ₂.
  

Рассчитываем коэффициент теплоотдачи при вынуж- денном движении горячей воды в щелевом канале ₁.

По табл. 1.74 [1] при определяющей температуре Т₀ = Т₁ = 87,6 ⁰С находим физические свойства воды:

₁ = 966,86 кг/м³; λ₁ = 0,6786 Вт/(мК); Pr₁ = 2,01;

₁ = 0,33510^-6 м²/с, а при температуре стенки T_w1 = 58,6 ⁰С –

Pr_w1  3, 02 .

Из уравнения неразрывности (1.12) находим среднюю скорость течения горячего теплоносителя:

w  ^G1  ^G1  ¹⁰


 0, 0646 ^м/с.

¹  f  n s  b 966,86  20  0, 02  0, 4

1 1 1 1
Рассчитываем критерий Рейнольдса и определяем ре- жим течения:


1
_{Re } w₁ d_{экв } 0, 0646  0, 038 _{ 7328 .}


1
 0,33510^6

Так как критерий Рейнольдса лежит в интервале 2300 < Re₁ < 10⁴ – режим течения переходный.

По табл. 1.1 при Re₁ = 7328 найдем К₀ = 25,0.


0,25
По критериальной формуле (1.48) для переходного режима течения получим:

^ Pr

_0,25

 2, 01 

Nu  K

_Pr^0,43 _1 _

 25, 0  2, 01^0,43   30, 49 ^.

1 0 1

 ^Prw1 

^ 3, 02 ^

 
Находим коэффициент теплоотдачи ₁ :




  ^Nu1 ^{ 1}  ^{30, 49  0, 6786}  544, 5 Вт/(м²К).


1
d_экв 0, 038

Расчитываем коэффициент теплоотдачи при вынуж- денном движении холодной воды в щелевом канале ₂.

По табл. 1.74 [1] при определяющей температуре Т₀ = Т₂ = 11,6 ⁰С находим физические свойства воды:

₂ = 999,46 кг/м³; λ₂ = 0,578 Вт/(мК); Pr₂ = 9,12;

₂ = 1,25810^-6 м²/с, а при температуре стенки T_w2 = 57,6 ⁰С –

Pr_w2  3, 08.

Из уравнения неразрывности (1.12) находим среднюю скорость течения холодного теплоносителя:

w  ^G2  ^G2  ¹⁵


 0, 0987 ^м/с.

²  f  n s  b 999, 4619 0, 02 0, 4

2 2 2 2
Рассчитываем критерий Рейнольдса и определяем ре- жим течения:



_{Re } w₂ d_{экв } 0, 0987  0, 038 _{ 2982 .}


2
² 1, 25810^6

Так как критерий Рейнольдса лежит в интервале 2300 < Re₂ < 10⁴ – режим течения переходный.

По табл. 1.1 при Re₂ = 2982 найдем К₀ = 7,41.

0,25
По критериальной формуле (1.48) для переходного режима течения получим:

^ Pr

_0,25

 9,12 

Nu  K

_Pr^0,43 _2 _

 7, 419,12^0,43   25,15.

2 0 2

 ^Prw2 

^ 3, 08 ^

 
Вычисляем коэффициент теплоотдачи ₂ :




  ^Nu2 ^2  ^{25,15 0, 578}  382, 5 ^{Вт/(м2К).}


2
d_экв 0, 038

• 
  Рассчитываем коэффициент теплопередачи k:
  

k  ¹  ¹

 221,8 ^{Вт/(м2К).}

1 _ _1 1 _ 0,003 _1

₁ _w ₂ 544,5 51, 6 382,5

• 
  Уточняем температуры стенок Т_w1 и Т_w2.
  

1 2
q  k  (T T ) =221,8(87,61-11,6) = 16857 Вт/м².
T  T q /   87, 6116857 / 544,5  56, 7 ⁰С;
w1 1 1
T  T  q /  11, 6 16857 / 382,5  55, 7 ⁰С.
w 2 2 2

Расхождение между принятым и полученным значени- ями температуры составляет:

₁ 

₂ 

^{58, 6  56, 7} 100%  3, 4% ;

56, 7

^{57, 6  55, 7} 100%  3, 4% .

55, 7

Так как расхождение меньше 5 %, то расчет заканчива- ем. Окончательно принимаем k = 221,8 Вт/(м²К).

2. 
   Определим температуры горячей и холодной воды на выходе из теплообменника Т₁'' и Т₂''.
   

По табл. 1.74 [1] при средней температуре теплоноси- телей Т₁ = 87,6 ⁰С и Т₂ = 11,6 ⁰С находим удельные массо- вые теплоемкости c_p1 = 4,205 кДж/(кгК) и c_p2= 4,190 кДж/(кгК).

Водяные эквиваленты горячего и холодного теплоно- сителей равны:

W₁ = G₁c_p1 = 104205 = 42050 Вт/м²; W₂ = G₂c_p2 = 154190 = 62850 Вт/м².

Безразмерный коэффициент теплопередачи (NTU) ра-

вен

_{N } k F

^Wmin

_ 221,812, 2 _{ 0, 0644 .}

42050

Для противотока эффективность теплообменного ап- парата найдем по формуле (3.5)

N(1^Wmin )

^Eпротивоток ^

1 e

_1^Wmin _e ^Wmax

^Wmax
N(1

^Wmin ₎ <sup>

W</sup>max

0,0644^1 <sup>42050 

</sup> 62850 ^

_ 1 е

 
0,0644^1 ^{42050 }


 0, 0611.

42050


^ 62850 ^

1 е ^{ }

62850

Так как

W₁  W_min , то температуры Т₁'' и Т₂'' рассчиты-

ваем по формулам (3.6) и (3.7):


1 1 1 2
T^"  T^'  E(T^' T^' )  90  0, 0611(90 10)  85,1^0С;

T^"  T^'  ^W1 E  (T^'  T^' ) 


W
2 2 1 2

2

 10  ⁴²⁰⁵⁰  0, 0611(90 10)  13, 3 ⁰С.

62850

Расхождение между принятым и полученным значени- ями температур составляет:

  ^{85, 2  85,1} 100%  0,12% ,

¹ 85,1

  ^{13, 2 13,3} 100%  0, 75% .

² 13,3

Так как расхождение меньше 5 %, то расчет заканчи- ваем с результатом Т₁'' = 85,1 ⁰С и Т₂'' = 13,3 ⁰С.