1. Алгоритм расчета процессов теплообмена

в замкнутой системе тел

Рассмотрим пример теплового расчета замкнутой системы (рис. 1.1).

Пример 1.1.

Заданы исходные данные для расчета процессов теплообмена в замкнутой системе (табл. 2.1).

Таблица 2.1

Исходные данные для расчета

№ п/п	Наименование величины	Обозна-чение	Размер-ность	Значение
1.	Температура греющего теплоносителя в трубе 1	t1	С	120
2.	Скорость теплоносителя в трубе 1	w1	м/c	0,5
3.	Скорость ветра	w	м/c	5
4.	Скорость технологического продукта в трубе 2	w2	м/c	1,0
5.	Расчетная температура наружного воздуха	tрнв	С	-40
6.	Температура в трубе 2	t2	С	20
7.	Температура воздуха в замкнутой системе	tв	С	25
8.	Толщина теплоизоляционного слоя	из	мм	40
9.	Теплопроводность тепловой изоляции	 из	Вт/(м К)	0,06
10.	Теплопроводность стенок труб 1, 2	 ст	Вт/(м К)	50,5
11.	Теплопроводность листов алюминия теплоизоляционной конструкции тела 3	 а	Вт/(м К)	210

Геометрические характеристики элементов замкнутой системы принимаются по табл. 2.2 (в соответствии с обозначениями на рис. 2.1).

Таблица 2.2

Геометрические характеристики элементов

замкнутой системы

№ п/п	Обозна-чение	Размер-ность	Значение
1.	d1	мм	25
2.	d1	мм	32
3.	d2	мм	244
4.	d2	мм	250
5.	d3	мм	330
6.	d3	мм	332
7.	d3	мм	412
8.	d3	мм	414
9.	L	м	22,4

Сначала определяется конвективная составляющая тепловых потерь.

2.1.1. Расчет конвективной теплоотдачи при вынужденном

движении жидкости в трубе 1

Диапазон изменения исходных данных для расчета принимается с учетом эксплуатационного и климатического факторов в следующих пределах табл. 2.3.

Таблица 2.3.

Диапазоны изменения исходных данных

№	Наименование величины	Обозначение	Размер-ность	Пределы изменения
1	2	3	4	5
1	Температура сетевой воды	t1	С	40  95
2	Скорость движения сетевой воды	w1	м/с	0,1  3
3	Температура наружного воздуха	tнв	С	8  -45
4	Скорость ветра	w	м/с	0  20

Для определения температурного напора между теплоносителями и поверхностью конструкции необходимо в первом приближении задаться температурой стенок тел и воздуха в замкнутой системе.

Температура стенок в процессе теплового расчета уточняется методом последовательных приближений.

Из справочной теплотехнической литературы принимаются теплофизические свойства воды по температуре воды (t₁ = 120 С) на входе в трубу 1 (табл. 2.4):

Таблица 2.4.

Теплофизические свойства воды

№ п/п	Наименование величины	Обозна-чение	Размер-ность	Значение
1.	Температурный коэффициент объемного расширения воды	1	1/К	8,510-4
2.	Кинематическая вязкость		м2/с	0,24410-6
3.	Число Прандля	Prв	-	1,43

По числу Рейнольдса определяется режим течения жидкости в трубе 1.

Ламинарный режим – Re < 2300.

Переходный режим – 2300 < Re < 10000.

Турбулентный режим Re > 10000.

- турбулентный режим.

С учетом режима течения принимается критериальное уравнение для расчета конвективной теплоотдачи для определения числа Нуссельта (Nu). Для турбулентного режима при вынужденном движении жидкости число Nu определяется по формуле

Локальный коэффициент теплоотдачи на входе в трубу 1

, Вт/(м² К).