Расчет коэффициента теплопередачи через тонкостенные трубы

Для данного расчета можно пользоваться формулой для плоской стенки:

(15)

где d- толщина стенки трубы, м.,(d=(0,5(d_н-d_в));

l_ст- теплопроводность материала стенки трубы (для стали l_ст=50 Вт/(м К),

для латуни – 100 Вт/(м К).

 

Определение площади поверхности нагрева

Площадь поверхности нагрева теплообменного аппарата определяется из уравнения теплопередачи:

(16)

где Δt_ср – средняя разность температур, К.

 

Расчет площади поверхности нагрева проводим как при прямотоке, так и при противотоке. По полученным результатам необходимо сделать вывод, какое направление движения теплоносителей более выгодно в рекуперативных теплообменных аппаратах.

Расчет количества труб

Для определения количества трубы необходимо площадь А разделить на площадь поверхности нагрева одной трубки

(17)

где ℓ- длинна трубы, м.

если трубки расположены вертикально

(18)

где H- высота трубы,м.

 

Задание для самостоятельной работы

 

Рассчитать рекуперативный кожухотрубный теплообменный аппарат гладкотрубчатого типа, определив:

- тепловую мощность теплообменника, Ф, кВт;

- неизвестный расход одного из теплоносителей, кг/с;

- площадь поверхности нагрева, А, м²;

- количество труб, n, шт.

Начертить схему теплообменника и графики изменения температуры теплоносителей при прямоточном и противоточном их движении. Исходные данные для расчета принимаются по таблице 1 по последней цифре номера зачетной книжки.

 

Таблица 1 Исходные данные для расчета теплообменного аппарата

 

№	Параметры теплоносителей и теплообменника	Обозначение	Размерность	Последняя цифра номера зачетной книжки
	Тип теплообменика	-	-	пароводяной	водоводяной	газоводяной	паровоздушный	водовоздушный
	Давление горяч. теплоносителя	p1	МПа	0,15	0,20	0,20	0,15	0,10	0,15	0,20	0,25	0,15	0,100
	Темп-ра горяч. теплоносителя на входе	t'1	0С	-	-
	Темп-ра горяч. теплоносителя на выходе	t''1	0С	-	-
	Давление холод. теплоносителя	p2	МПа	0,20	0,15	0,25	0,20	0,15	0,30	0,10	0,10	0,15	0,15
	Темп-ра холод. теплоносителя на входе	t'2	0С							-20	-30	-15	-25
	Темп-ра холод. теплоносителя на выходе	t''2	0С
	Расход горячего теплоносителя	mt1	кг/с	0,5	-	2,0	-	1,5	-	0,25	-	1,75	-
	Расход холод. теплоносителя	mt2	кг/с	-	0,5	-	4,0	-	3,0	-		-	2,0
	Скорость горячего теплоносит.	U1	м/с	-	-	1,25	1,75	3,00	2,50	-	-	0,5	2,25
	Скорость холодного теплоносит.	U2	м/с	0,75	0,75	1,00	1,50	1,20	1,30	5,00	8,00	7,00	6,00
	Расположение труб	-	-	гор	верт	гор	гор	гор	верт	верт	верт	верт	верт
	Число рядов труб по вертикали	n	шт.		-				-	-	-	-
	Высота труб (для верт. аппар.)	H	м	-	1,5	-	-	-	1,5	1,0	1,2	1,4	1,6
	Длина труб (для гор. аппар.)	l	м	2,5	-	3,0	4,0	0,2	-	-	-	-	-
	Диаметр труб	dвн	мм
	-------------//--------------------	dн	мм
	Материал труб, сталь-с,латунь-л	с,л		с.	с.	л.	л.	с.	с.	с.	с.	л.	с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица А Физические параметры воды на линии насыщения

 

Темпера­тура t, 0С	Плотность r, кг/м 3	Энтальпия h, кДж/кг	Кинематическая вязкость g×10 –6, м2/с	Теплопроводность l×10*, Вт/(м×к)	Рr
		83,9	1,79 1,01 0,60 0,48 0,37 0,30 0,25 0,22 0,19 0,17 0,16	0,56 0,60 0,63 0,65 0,67 0,68 0,69 0,69 0,68 0,67 0,66	13,57 7,03 4,36 3,03 2,21 1,75 1,47 1,126 1,10 1,03 0,94

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

 

Таблица Б Физические параметры воздуха и дымовых газов среднего состава

(Н₂О=11% и СО₂=13%)

 

Темпе-ратура 0С	Воздух	Дымовые газы
Кинемат.вяз-кость g×10-6,м2/с	l×10-2, Вт/(м·к)	Рr	g×10-6,м2/с	l×10-2, Вт/(м×к)	Рr
	13,3 23,0 34,8 48,2 63,0 79,3 96,8 115,0 - -	2,44 3,21 3,93 4,61 5,21 5,75 6,23 6,71 7,18 7,63 8,12 8,47 8,89 - 9,96 - 11,22	0,707 0,688 0,68 0,674 0,678 0,687 0,699 0,706 0,713 0,717 0,719 0,722 0,724 - - - -	12,2 21,5 32,8 45,8 60,4 76,3 93,6 112,0	2,28 3,13 4,01 4,84 5,7 6,56 7,42 8,27 9,15 10,01 10,9 4,75 12,56 13,49 14,42 15,35 16,28	0,72 0,69 0,67 0,65 0,64 0,63 0,62 0,61 0,60 0,59 0,58 0,57 0,56 0,55 0,54 0,53 0,52

 

ПРИЛОЖЕНИЕ В

 

Таблица В Значение коэффициента ξ _l

Режим движения	l/d
ламинарный турбулентный   R1·10 4   R2·10 4   R5·10 4   R1·10 5   R1·106	1,90     1,65   1,51   1,34   1,28   1,14	1,70     1,50   1,40   1,27   1,22   1,11	1,44     1,34   1,27   1,18   1,15   1,08	1,28     1,23   1,18   1,13   1,10   1,05	1,18     1,17   1,13   1,10   1,08   1,04	1,13     1,13   1,10   1,08   1,06   1,03	1,05     1,07   1,05   1,04   1,03   1,02	1,02     1,03   1,02   1,02   1,02   1,01

Библиографический список

1. Амирханов, Р.А. Проектирование систем теплоснабжения сельского хозяйства [Текст]: учеб. пособие / Р.А. Амирханов, Б.Х. Драганов. – Краснодар: 2001.-200 с.

2. Захаров, А.А. Практикум по применению теплоты и теплоснабжению в сельском хозяйстве [Текст]: учебник / А.А. Захаров. - М.: Колос, 1995. – 176 с.

3. Баскаков, А.П. Теплотехника [Текст]: учебник / А.П. Баскаков – М.: Энергоатомиздат, 1991.- 223 с.

4. Крутова, В.И. Теплотехника / [Текст]: учебник / В.И. Крутова. – М.: Машиностроение, 1986. – 432 с.

5. Соколов, Е.Я. Теплофикация и тепловые сети / [Текст]: учебник / Е.Я. Соколов. - М.: МЭИ, 1999 – 472 с.

6. Раддатие К.Ф., Полторецкий А.Н. Справочник по котельным установкам малой производительности / [Текст]: справочник / К.Ф. Раддатие, А.Н. Полторецкий. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 487 с.

 

 

Лицензия РБ на издательскую деятельность № 0261 от 10 апреля 1998 года.

Подписано в печать _______________ 200__ г. Формат 60 х 84. Бумага типографическая. Гарнитура Таймс.

Усл.печ.л.______________. Уч.-изд. л. _________.

Тираж _________ экз. Заказ № ______.

Издательство Башкирский государственный аграрный университет.

Адрес издательства и типографии: 450001, г. уфа, ул. 50-лет Октября, 34.