8185
.pdfПродолжение табл. 1.1
Тип поверхно- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Формула для расчета коэффициента |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
сти, вид тепло- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
обмена, режим |
|
|
|
|
теплоотдачи |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гидравлического сопротивления |
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
течения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теплообмен |
|
При 10-1 < Re < 106 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Поправочный |
||||||||||
при |
попереч- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nu 1,11cRe |
m |
Pr |
0,31 |
(0,785Tст /T) |
m/4 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
множитель |
|||||||||||||
ном обтекании |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(0,785Тст/Т)m/4 име- |
|||||||||||||||||
пучков гладких |
где Nu = αdн /λ; Re = wdн /v; w – скорость теплоносителя в свободном сечении перед трубой; Тст и Т – |
ет |
существенное |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
труб [29] |
|
средние абсолютные температуры стенки и потока; значения с и m зависят от числа Re |
|
|
значение для газов. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Re |
|
|
|
|
|
c |
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
Re |
|
|
c |
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Для жидкостей его |
||||||||||
|
|
|
|
|
0,4 – 4 |
|
|
0,891 |
|
0,330 |
|
|
4000 – 40000 |
0,174 |
|
|
|
0,618 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
можно |
принять |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
4 – 40 |
|
|
0,821 |
|
0,385 |
|
40000 – 400000 |
0,0239 |
|
|
|
0,805 |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
равным единице. |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
40 – 4000 |
|
|
0,615 |
|
0,466 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Вынужденное |
|
Nu Aczcφcsψ |
m |
Re |
n |
Pr |
0,33 |
(Pr/Prст) |
0,25 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
Шахматный пучок |
|
|
|
|
Теплофизические |
||||||||||||||||||||||
поперечное |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
5 |
и l / dэ = 0,15…6,5 |
|
|
свойства выбирают |
|||||||||||||||||||||||
где A = 0,36; m = –0,5 и n = 0,6ψ0,07 – для |
При Re = 2∙10 …1,8∙10 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
под |
углом |
к |
|
|
|
|
|
Eu |
2,7zczcφ(l |
/dэ)Re |
0,25 |
; |
|
|
по |
средней темпе- |
|||||||||||||||||||||||||||||
оси |
обтекание |
шахматных пучков; A = 0,2; m = –0,7 и n = |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ратуре потока, Prст |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
0,65∙ψ0,07 – для коридорных пучков; ψ – ко- |
при Re = 1,8∙105... 106 и l / dэ = 0,15…6,5 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
пучков гладких |
|
|
|
– |
по температуре |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
и оребренных |
эффициент оребрения, равный отношению |
|
|
|
|
|
Eu 0,13zczcφ(l /dэ)Re0,3; |
|
|
стенки. |
Характер- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
труб [27] |
|
полной оребренной поверхности F к нео- |
где dэ – гидравлический диаметр узкого сечения межре- |
ный размер – дли- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
ребренной F0; l = (F0 /F)dн + (Fр/F) Fр |
/ 2n |
на обтекания l |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
берных каналов; z – количество рядов труб по потоку. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
– характерный размер в Nu и Re; Fр и Fр′ - |
|
|
|
|
|
|
Коридорный пучок |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
полная и боковая (без торцевых участков) |
При Re = 4∙103…1,6∙105; l / dэ = 0,8…11,5 и |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
поверхности ребер; n – количество ребер в |
(s2 – dн) / (s1 – dн) = 0,5…2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
трубе; dн – наружный диаметр трубы. |
|
|
Eu 0,26zc |
s |
2 |
d |
н |
/ |
s |
d |
н |
0,68 |
(l / d |
э |
)Re 0,08 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
Формула |
справедлива |
|
при |
Re |
|
= |
|
|
|
|
|
z |
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
= 5000…37∙104 и l = 12…178 мм; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
s d |
н |
/ |
s |
d |
н |
0,46...2,2 |
для |
шах- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
1 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
матных и Re = 104…37∙104; l = 27…178 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
мм; ψ = 1…18,5 – для коридорных пучков |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
труб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 1.1 |
|
|
|
|
|
Тип поверхности, |
|
Формула для расчета коэффициента |
||
вид теплообмена, |
|
|
|
Примечание |
|
|
|
||
режим течения |
теплоотдачи |
|
гидравлического сопротивления |
|
|
|
|
|
|
Здесь s1, s2 и s2′ – поперечный, продольный и диагональный шаги труб. Для шахматных пуч-
ков гладких труб при z > 2 cz = [0,6 + 0,7 + (z – 2)] / z, при z = 1 cz = 0,6 и при z = 2 cz = 0,65; cz′ = 1+1,2∙е–1,792(z – 1); cφ = (sin φ)0,55, где φ – угол между направлением потока и осями труб;
cφ′ = (sin φ)1,25. Для коридорных пучков гладких труб при z > 2 cz = 0,6 + 0,9 + (z – 2)/z,
при z = 1 cz = 0,6 и при z = 2 cz′ = 1+0,8е–1,549(z – 1); cφ = (sin φ)0,55 и cφ′ = (sin φ)1,65. Для шахмат-
ных пучков гладких и ребристых труб cs = [(s1 – dн)/(s2′ – dн)]0,1. Для коридорных пучков глад-
ких и ребристых труб при s2 / dн > 2 cs = 1; при s2 / dн ≤ 2 cs = [1 + (2s1 / dн – 3)(1 – 0,5 s2 / dн)3]–2.
Для шахматных пучков ребристых труб cz′ = 1 + 0,00133Re0,535exp(-1,075(z – 1)Re–0,061) и cz = 1 + exp(–3,806(1 + z)Re–0,155). Для коридорных пучков ребристых труб
cz 1 0,6exp( 0,0121Re 104 0,896(z 1)); cz 1 6,305Re 0,146 exp( 0,765(z 1)Re0,239)
Течение |
несжи- |
Nu cRe0,6 Pr1/3(μ/μст)0,14, |
|
|
p Pп Pпр pмi, |
Теплофизические свой- |
||
маемых |
жидко- |
0,6 |
|
|
|
2 |
|
ства выбирают по |
стей в |
межтруб- |
где c = 1,16dэ |
при 200 < Re < 20000, если |
где Pп = (n + 1)zξρwп |
/ 2; n – количество по- |
средней температуре |
||
ном пространстве |
перегородки отсутствуют; c = 0,24 при |
перечных перегородок; z – число рядов труб в |
теплоносителей |
|||||
4 < Re < 50000 – для сегментных перегоро- |
пучке; wп – скорость в узком сечении трубного |
|||||||
кожухотрубных |
док и c = 2,08dэ0,6 при 3 < Re < 20000 для |
пучка между перегородками; |
|
|||||
теплообменников |
перегородок в форме чередующихся колец и |
|
|
0,23 0,4 0,001(Re 500) 1/2 ;Re = wпd/ν, где d |
|
|||
без перегородок и |
|
п |
|
|||||
с перегородками |
дисков; Nu = αd/λ; Re = wd/ν; |
|
|
|
|
|||
dэ = (D2 – nd2) / (D + nd); D – внутренний |
– наружный диаметр труб; Pпр = 0,2nρwпр2 / 2, |
|
||||||
[27, 29] |
|
диаметр кожуха; d – наружный диаметр |
где wпр – продольная скорость теплоносителя в |
|
||||
|
|
труб; n – их количество в пучке; w – ско- |
сечении, где установлена перегородка; |
|
||||
|
|
рость теплоносителя в пучке (при наличии |
|
Рмi = ξiρw2 / 2 – потери давления в местных |
|
|||
|
|
перегородок в его узком сечении). |
сопротивлениях (см. табл. 1.8). |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 1.1
Тип поверхности, |
|
|
|
|
Формула для расчета коэффициента |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
вид теплообмена, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
теплоотдачи |
|
|
|
|
гидравлического сопротивления |
||||||||||||||
режим течения |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Теплообмен и |
сопротивление при |
|
|
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
|
|
1,33 |
(s |
|
|
0,33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28,8(tg β) |
|
|
|
|
|||||
вынужденном |
течении несжимае- |
Nu 0,0315 |
1 0,83(s/δ ) |
|
Re0,75 |
Pr0,43(Pr/ Pr )0,25, |
|
|
|
ξ |
/δ ) |
|
|
, |
|||||||
|
0,125 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,189 |
|
||||||||||
|
1 1,5Re |
(λ /ξ 1) |
ст |
|
|
|
|
Re |
0,38 |
|
|
|
|
||||||||
мой жидкости в каналах ленточно- |
|
|
|
|
|
|
|
|
(s /δ 2) |
|
|
|
|
||||||||
где s – шаг гофр; δ′ – зазор между пластинами в точке поворота |
|
где β – угол при основании гоф- |
|||||||||||||||||||
поточных пластинчатых теплооб- |
|
||||||||||||||||||||
менников, образованных гофриро- |
гофр; λ – коэффициент трения в прямолинейном канале при том |
|
ра, образованный его поверхно- |
||||||||||||||||||
ванными и установленными экви- |
же Re, что и для ξ; ξ – коэффициент сопротивления гофрированно- |
|
стью с горизонтальной плоско- |
||||||||||||||||||
дистантно, одна относительно дру- |
го канала; в Nu и Re характерный размер – гидравлический диа- |
|
стью, если положить на нее гоф- |
||||||||||||||||||
гой, пластинами [3, 29] |
метр наименьшего проходного сечения между соседними пласти- |
|
рированную пластину. |
|
|
|
при |
||||||||||||||
|
|
нами d = 2δ; δ – расстояние между пластинами в этом сечении; |
|
Формула |
справедлива |
|
|||||||||||||||
|
|
определяющая скорость рассчитывается для этого же сечения. |
|
1000 < Re < 16000 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Формула справедлива при 2000 < Re < 20000; 0,6 < Pr < 80; 2 < s/δ′ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
< ∞ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Вынужденное без фазовых измене- |
|
|
|
|
Ламинарный режим (Re < 50; Pr ≥ 80) |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ний течение несжимаемой жидко- |
|
Nu = A∙Re0,33Pr0,33(Pr/Prст)0,25 |
|
|
|
|
|
λ = D / Re |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
сти в каналах пластинчатых тепло- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
обменников, образованных гофри- |
|
Турбулентный режим (Re = 50…30∙10 |
3 |
; Pr =0,7…80) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
рованными пластинами и выпуска- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
Nu = B∙Re0,73Pr0,45(Pr/Prст)0,25 |
|
|
|
|
|
λ = E / Re0,25 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
емыми отечественной промышлен- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Значения A и B в зависимости от типоразмера пластин и конструк- |
|
Значение |
коэффициентов |
D, E |
|||||||||||||||||
ностью [3, 13, 27, 33] |
|
||||||||||||||||||||
тивных особенностей теплообменика см. в табл. 1.3. |
|
|
|
см. в табл. 1.3. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
Характерный размер – приведенная длина пластин Lпр |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Конденсация пара в каналах пла- |
При t = t – tст ≥ 10 °C Nu = c∙Reк0,7Pr0,4. При |
t < 10 °C αк = 1,15(gρ2λ3r)0,5 / (μΔtLпр)0,5 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
стинчатых теплообменников [3, 29] |
Здесь Reк = qLпр / (rμ); Nu = αк Lпр / λ; tн – температура насыщения; tст – температура стенки; |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
g = 9,81 м/с2; r – теплота парообразования; теплофизические свойства конденсата – плотность ρ; теп- |
|||||||||||||||||||
|
|
лопроводность λ; динамическую вязкость μ и кинематическую вязкость ν и r выбирают при tн; |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
(g / ν2)1/3Lпр λΔt / (rρν) < 2300 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Продолжение табл. 1.1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тип поверхности, |
|
|
|
|
|
|
|
|
вид теплообмена, |
Формула для расчета коэффициента теплоотдачи |
Примечание |
||||||
режим течения |
|
|
|
|
|
|
|
|
Кипение жидкости в большом объ- |
α = cP0,15q0,7; α = c′ P0,5 |
t2,33; |
Формулы справедливы при давлении |
|||||
еме, в том числе на пучке горизон- |
α = c′′P0,18q2/3(1 – 0,0045 P)–1, |
|
|
|||||
|
1/4 |
|
||||||
тальных труб [13, 27, 29] |
где P – давление в барах; q – плотность теплового пото- |
P = 0,02…1,0 МПа иq 0,14r ρп(σgρ) , |
||||||
|
ка. Для воды c = 3; c′ = 3,14; q в Вт/м2; α в Вт/(м2∙К); |
где r, σ, ρ – теплота испарения, коэффици- |
||||||
|
t = tст – tн; tст – температура стенки; tн – температура |
ент поверхностного натяжения и плот- |
||||||
|
насыщения. Для других жидкостей см. [19, 22] |
ность жидкости; ρп – плотность пара при tн |
||||||
Кипение растворов в вертикальных |
α |
780λ1,3ρ0,5ρ0,06п q0,6 |
, |
Формула справедлива при давлении |
||||
трубах греющих камер выпарных |
|
|
P = 0,1…70∙105 Па; Pr = 0,8…100; |
|||||
σ0,5r0,66ρо0,66c0,3μ |
0,3 |
|||||||
аппаратов с естественной циркуля- |
|
|
q = 9∙103…150∙104 Вт/м2; |
|||||
цией раствора [27, 29] |
где ρо и ρп – плотность пара при давлении 0,098 МПа и |
|
|
|
||||
|
рабочем давлении в трубах; λ – коэффициент теплопро- |
|
|
|
||||
|
водности, ρ – плотность, σ – коэффициент поверхност- |
|
|
|
||||
|
ного натяжения, c – удельная теплоемкость, μ - динами- |
|
|
|
||||
|
ческая вязкость раствора; r – теплота испарения |
|
|
|
||||
Конденсация чистого неподвижно- |
На вертикальной трубе или стенке |
Формула справедлива при |
||||||
го пара, т.е при ρнωп2 < 1 [13,27, 29] |
α = 1,34(λ3ρgr / νΔtH)1/4, |
(g/λ3)1/3[λ / rρν] l t < 2300, |
||||||
|
где t = tн – tст, где tст – температура стенки, tн – темпе- |
где l – характерный размер поверхности |
||||||
|
ратура насыщения; H – высота стенки; g = 9,81 м/с2; |
теплообмена; свойства конденсата выби- |
||||||
|
остальные величины – свойства конденсата при темпе- |
рают при температуре насыщения |
||||||
|
ратуре насыщения. |
|
|
|
|
|
||
|
На одиночной горизонтальной трубе |
|
|
|
||||
|
α = 0,782(λ3ρgr / νΔtd)1/4, |
|
|
|
||||
|
где d – наружный диаметр трубы. |
|
|
|
|
|
||
|
На горизонтальном пучке труб |
|
|
|
||||
|
α = 0,845(λ3ρgr / νΔtnd)1/4, |
|
|
|
||||
|
где n – количество труб в вертикально ряду пучка |
|
|
|
|
|
|
|
Окончание табл. 1.1 |
|
|
|
||
Тип поверхности, |
|
|
||
вид теплообмена, |
Формула для расчета коэффициента теплоотдачи |
Примечание |
||
режим течения |
|
|
||
Стекание пленки жидкости по |
α = c [G / (2Ln)]k dP, |
|
||
горизонтальным трубам оро- |
где L – длина; d – диаметр трубы, м; G – расход воды, кг/ч; n – число |
|
||
сительных |
теплообменников |
секций; c = 46,5; k = 0,4; p = – 0,6 при G / (2Ln) = 800…2200 кг/(м∙ч), |
|
|
[29] |
|
|
температуре воды t от 10 до 80 °C и d = 0,05…0,2 м; c = 3740; k = 0,4; |
|
|
|
|
p = 0 при G / (2Ln) = 820…960 кг/(м∙ч), t = 10…25 °C и отношении шага |
|
|
|
|
труб к их диаметру s / d = 1,7…2; |
|
|
|
|
при тех же условиях; но s / d = 1,3 с = 5700; k = 0,56; p = 0. |
|
Теплообмен при естественной |
Nu = A (GrPr)m(Pr / Prст)0,25, |
|
||
конвекции [13, 27, 29, 33] |
где A = 0,5 и m = 0,25 при 103 ≤ GrPr ≤ 108 на горизонтальных трубах; у |
|
||
|
|
|
вертикальной поверхности: A = 0,76; m = 0,25 при 10 ≤ GrPr ≤ 109 и |
|
|
|
|
A = 0,15; m = 0,33 при GrPr > 109; характерный размер в Nu и Gr – |
|
|
|
|
наружный диаметр для горизонтальной трубы и высота стенки для вер- |
|
|
|
|
тикальных поверхностей; теплофизические свойства выбирают при |
|
|
|
|
tг = 0,5 (t + tст); t и tст – температуры вдали от стенки и на ее поверхно- |
|
|
|
|
сти. |
|
Теплоотдача |
при |
перемеши- |
Nu = c∙Rem Pr0,33 (μ/μст)0,14Г–1, |
Формула справедлива при |
вании жидкостей |
мешалками |
где Nu = αdм / λ; Re = ρndм2 / μ; Г = D / dм; D – диаметр сосуда; n – ча- |
Re = 5∙102…2∙108 и Pr = 1…2∙103 |
|
[29] |
|
|
стота вращения мешалки; dм – диаметр окружности, омываемой ме- |
|
|
|
|
шалкой; μ и μст – коэффициенты динамической вязкости жидкости при |
|
|
|
|
температуре равной 0,5(t + tст) и температуре стенки tст; t – средняя |
|
|
|
|
температура жидкости в сосуде. |
|
|
|
|
Формула применима для турбинных, пропеллерных и лопастных ме- |
|
|
|
|
шалок при Г= D / dм = 2,5…4 в аппаратах диаметром до 1,5 м. Для ап- |
|
|
|
|
паратов с рубашками с = 0,36; m = 0,67. Для аппаратов со змеевиками |
|
|
|
|
с = 0,87 и m = 0,62 |
|
|
15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.2 |
|
Приведенные длины начальных тепловых и гидродинамических участков, предельные |
||||||
числа Нуссельта и коэффициенты сопротивления трения [27] |
|
|||||
Форма поперечного сечения кана- |
Хт = |
Nu∞ |
Хт = |
Nu∞ |
Хг = |
Nu∞ |
lт / (Re∙d) |
lт / (Re∙d) |
lг / (Re∙d) |
||||
ла, эквивалентный диаметр |
tст = const |
qст = const |
t = const |
|||
|
||||||
d = dв |
0,055 |
3,66 |
0,07 |
4,36 |
0,065 |
64 |
a / b = 0 (плоская щель) |
0,014 |
7,54 |
|
8,24 |
0,01 |
96 |
0,1 |
|
5,9 |
|
6,8* |
0,02 |
85 |
0,4 |
|
3,7 |
0,02 |
4,5* |
0,041 |
66 |
0,25 |
|
|
|
|
|
73 |
1,0 |
|
3,0 |
|
3,6* |
0,075 |
56,8 |
d = 2ab/(a + b) |
|
|
|
|
|
|
2β = 20° |
0,14 |
2,5 |
2 |
2,70 |
|
51,5 |
40° |
|
|
|
2,95 |
|
53,0 |
60° |
|
|
|
3,00 |
|
53,3 |
80° |
|
|
|
2,95 |
|
52,7 |
120° |
|
|
|
2,70 |
|
51,0 |
d 2h/(1 2 h2 /l2 1/ 4) |
|
|
|
|
|
|
d1 / d2 = 0,1 |
0,050 |
8,00 |
0,06 |
11,9 |
0,015 |
89,4 |
0,2 |
|
|
8,49 |
|
94,4 |
|
0,4 |
|
6,15 |
|
6,58 |
0,013 |
94,7 |
0,6 |
|
5,42 |
|
5,91 |
|
95,6 |
1,0 |
0,014 |
4,86 |
0,02 |
5,38 |
0,01 |
96,0 |
d = d2 – d1 |
|
|
|
|
|
|
s / r = 1,0 |
|
|
|
|
|
40 |
1,1 |
|
|
|
5,0 |
|
|
1,5 |
|
|
|
11,5 |
|
124 |
2,0 |
|
|
|
15,0 |
|
160 |
3,0 |
|
|
|
23,5 |
|
240 |
4,0 |
|
|
|
34,0 |
|
324 |
* Данные получены при условиях qст = const по длине канала и tст = const по его периметру. |
||||||
lт, lг и Хт, Хг – абсолютные и приведенные длины начального теплового и гидродинамическо- |
||||||
го участков; |
|
|
|
|
|
|
λ∞ - предельный коэффициент трения на участке установившегося изотермического трения |
При решении некоторых задач необходимо использовать уравнение те-
плового баланса и теплопередачи в дифференциальной форме. Например, для противотока в установившемся тепловом режиме
dQ k(t1 t2)dF G1c1dt1 G2c2dt2. |
(1.14) |
где t1 и t2 – текущие вдоль поверхности теплообмена значения температур теп-
лоносителей.
16
Таблица 1.3
Значения констант в формулах для расчета теплоотдачи и сопротивления пластинчатых теплообменников [29]
Тип теплообменника |
|
Коэффициенты в формулах для расчета |
|
||||
|
теплоотдачи |
|
гидравлического |
||||
Типоразмер пластин, м2 |
|
|
сопротивления |
||||
|
A |
B |
|
C |
D |
|
E |
Разборные |
|
|
|
|
|
|
|
0,2 |
0,46 |
0,65 |
|
800 |
19,6 |
|
425 |
0,2К |
0,50 |
0,086 |
|
482 |
17,0 |
|
400 |
0,3 |
0,60 |
0,1000 |
|
322 |
19,3 |
|
425 |
0,5 |
0,60 |
0,0978 |
|
412 |
6,3 |
|
300 |
0,63 |
0,46 |
0,1000 |
|
451 |
4,0 |
|
210 |
1,3 |
0,46 |
0,1350 |
|
201 |
17,0 |
|
400 |
Полуразборные* |
|
|
|
|
|
|
|
0,1 |
0,46 |
0,0860 |
|
264 |
7,6 |
|
485 |
0,3 |
0,46 |
0,1000 |
|
393 |
12,0 |
|
485 |
0,5х2 |
0,60 |
0,1350 |
|
201 |
15,0 |
|
324 |
0,7 |
0,46 |
0,1000 |
|
340 |
|
|
|
Неразборные (сварные) |
|
|
|
|
|
|
|
0,75 |
0,46 |
0,1000 |
|
201 |
|
|
|
0,8 |
0,60 |
0,1000 |
|
302 |
4,0 |
|
210 |
0,2 |
0,46 |
0,1000 |
|
185 |
6,0 |
|
300 |
* Полуразборные теплообменники набираются их попарно сваренных (спаянных) пластин
Таблица 1.4
Ориентировочные значения тепловой проводимости отложений (накипи) R-1 = λ/δ, Вт/(м2∙К) [26]
Теплоноситель |
Тепловая проводимость |
Вода |
|
дистиллированная; |
11000 |
морская; |
6000…10000* |
очищенная и умягченная; |
3000…6000* |
озерная, колодезная, водопроводная; |
3000…6000* |
речная чистая: |
|
w > 1 м/с |
1800…3000* |
w > 2 м/с |
3000…5000* |
Воздух |
3000 |
Нефтепродукты |
1200 |
Нефтепродукты чистые, масло, органические теплоносители, |
|
жидкие хладагенты (NH3, хладоны и др.) |
5000 |
Пар водяной |
11000 |
Пар водяной с примесями масла |
6000 |
Пары органических веществ |
11000 |
* Меньшие величины соответствуют температурам выше 50 °C; λ – коэффициент теплопроводности отложений; δ – толщина отложений.
17
Таблица 1.5
Конструктивные характеристики пластинчатых теплообменников (ГОСТ 15518 – 78)
Конструктивная характеристика |
Площадь поверхности теплообмена, м2 |
|||||
0,2 |
0,3 |
0,5 |
0,6 |
1,3 |
||
|
||||||
Габариты пластины, мм: |
|
|
|
|
|
|
длина |
650 |
1370 |
1370 |
1375 |
1392 |
|
ширина |
650 |
300 |
500 |
660 |
640 |
|
толщина |
1,2 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
2,0 |
|
Поперечное сечение канала, м2 |
0,0016 |
0,0011 |
0,0018 |
0,00262 |
0,0036 |
|
Диаметр условного прохода шту- |
|
|
|
|
|
|
церов, мм, для исполнения: |
|
|
|
|
|
|
I |
100 |
50 |
100 |
200 |
- |
|
II |
- |
65 |
150 |
200 |
250 |
|
III |
- |
- |
200 |
250 |
300 |
|
Приведенная длина канала, мм |
0,45 |
1,12 |
1,15 |
0,893 |
1,91 |
Для прямотока: |
|
dQ k(t1 t2)dF G1c1dt1 G2c2dt2. |
(1.15) |
При расчете теплообменных аппаратов периодического действия следует |
помнить о том, что неустановившиеся тепловые процессы в промышленных аппаратах протекают медленно. Поэтому их можно рассматривать как квази-
стационарные. И расчет теплообмена в них, без ущерба для точности, прово-
дится по формулам, полученным для стационарных условий. В результате по-
сле интегрирования дифференциальные уравнения для теплообменников, обо-
греваемых, например, насыщенным паром,
dQ kF t D(h hк)dτ dt2 , |
(1.16) |
где t = tн – t2 – текущая разность температур насыщенного пара и нагреваемой среды; D – расход пара; h и hк = cкtк – энтальпии пара и конденсата; cк и tк – теп-
лоемкость и температура конденсата; Mi и ci – массы и удельные теплоемкости нагреваемой среды (i = 2), элементов конструкции аппарата, получим:
для среднего за период нагрева температурного напора |
|
||||
tτ |
t2 t2 |
|
, |
(1.17) |
|
|
|
||||
|
ln |
tн t2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
tн t2
где t2′′ и t2′ – температуры нагреваемой среды в конце и начале периода нагрева;
для текущих значений расхода пара
18
|
tн t2 |
e |
|
kFτ |
|
|||
D kF |
Mici |
|
|
(1.18) |
||||
|
||||||||
|
h hк |
|
|
|
|
|||
и тепловой мощности |
|
|
|
|
||||
|
|
|
kFτ |
|
|
|||
|
|
Mici , |
|
|||||
Q kF(tн t2)e |
(1.19) |
Таблица 1.6
Характеристики схемы тока и предельной эффективности аппаратов для различных схем движения теплоносителей [27]
Схема тока |
Условное |
fφ при |
fφ* |
ε2max |
|
обозначение |
N2 < 2 |
при N2 → ∞ |
|||
|
|||||
Поперечный ток, 1 ход |
|
0,390 |
0,418 |
0,632 |
|
|
|
|
|
|
|
Поперечный ток, 2 хода |
|
0,501 |
0,628 |
0,729 |
|
|
|
|
|
|
|
Перекрестный ток |
|
0,555 |
1,000 |
1,000 |
|
|
|
|
|
|
|
Поперечный-прямоточный, 2 хода |
|
–0,004 |
–0,315 |
0,432 |
|
|
|
|
|
|
|
Поперечный-прямоточный, число |
|
0,000 |
0,000 |
0,5 |
|
ходов ∞ |
|
||||
|
|
|
|
||
Поперечно-противоточный, 2 хода |
|
0,660 |
0,688 |
0,762 |
|
|
|
|
|
|
|
Поперечно-противоточный, число |
|
1,000 |
1,000 |
1,000 |
|
ходов ∞ |
|
||||
|
|
|
|
||
Прямоточно-противоточный, 2 хода |
|
0,398 |
0,500 |
0,667 |
|
|
|
|
|
|
|
Противоточно-прямоточный, 2 хода |
|
0,398 |
0,500 |
0,667 |
|
|
|
|
|
|
|
Прямоточно-противоточный, 3 хода |
|
0,350 |
0,400 |
0,625 |
|
|
|
|
|
|
|
Противоточно-прямоточный, 3 хода |
|
0,438 |
0,500 |
0,667 |
|
|
|
|
|
|
|
Прямоточно-противоточный, 4 хода |
|
0,394 |
0,438 |
0,640 |
|
|
|
|
|
|
|
Противоточно-прямоточный, 4 хода |
|
0,394 |
0,438 |
0,648 |
|
|
|
|
|
|
|
Поперечно-прямоточный, двухходовой с |
|
0,320 |
–1,500 |
0,400 |
|
6-ю перегородками |
|
||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
Поперечно-противоточный, двухходовой |
|
0,363 |
0,815 |
0,844 |
|
с 6-ю перегородками |
|
||||
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
19
|
|
|
Таблица 1.7 |
Эквивалентная абсолютная шероховатость [32] |
|
|
|
Трубы |
Состояние трубы |
|
Δ, мм |
Тянутые из стекла |
Новые, технически гладкие |
|
0,0…0,002 |
и цветных металлов |
|
|
|
Бесшовные стальные |
Новые и чистые |
|
0,01…0,02 |
|
После нескольких лет эксплуатации |
|
0,15…0,3 |
Стальные сварные |
Новые и чистые |
|
0,03…0,1 |
С незначительной коррозией после чистки |
|
0,1…0,2 |
|
|
|
||
|
Умеренно ржавые |
|
0,3…0,7 |
|
Старые заржавевшие |
|
0,8…1,5 |
|
Сильно заржавевшие с отложениями |
|
2,0…4,0 |
Оцинкованные стальные |
Новые и чистые |
|
0,1…0,2 |
|
После нескольких лет эксплуатации |
|
0,4…0,7 |
|
|
|
Таблица 1.8 |
Коэффициенты местных сопротивлений теплообменных аппаратов [27] |
|||
|
|
|
|
Вид местного сопротивления |
|
ξм |
|
Входная или выходная камера (удар и поворот) |
|
1,5 |
|
Поворот на 180 °из одной секции в другую через промежуточную камеру |
|
2,5 |
|
То же через колено в секционных теплообменниках |
|
2,0 |
|
Вход в межтрубное пространство под углом 90° к рабочему потоку |
|
1,5 |
|
Поворот на 180° в U-образной трубке |
|
0,5 |
|
Переход из одной секции в другую (межтрубный поток) |
|
2,5 |
|
Поворот на 180° через перегородку в межтрубном пространстве |
|
1,5 |
|
Огибание перегородок поддерживающих трубы |
|
0,5 |
|
Выход из межтрубного пространства под углом 90°к потоку |
|
1,0 |
Формулы для расчета теплообмена и сопротивления эффективных по-
верхностей теплообмена.
Для расчета теплообмена и сопротивления оребренных пучков труб и ка-
налов можно воспользоваться формулами из табл. 1.1.
Для плоских каналов с прямыми прерывистыми ребрами (см. п. 2.1)
При Re = 200... 1500
f 7,661(l / d) 0,344(h/ b) 0,092 Re 0,712;