Расчет коэффициентов теплоотдачи

Лекция №3

Определение коэффициента теплоотдачи для сред, не меняющих агрегатное состояние. При течении по трубам сред, не меняющих агрегатное состояние, коэффициент теплоотдачи a, Вт/(м²∙К), определяется следующими уравнениями.

1. Для развитого турбулентного течения при и [1]

, (2.14)

где Nu – число Нуссельта; Re - число Рейнольдса, ; Pr - число Прандтля, ; - число Прандтля, рассчитанное при температуре стенки; w - скорость теплоносителя, м/с; - коэффициент кинематической вязкости среды теплоносителя, м²/с; а и l - коэффициенты температуропроводности, м²/с, и теплопроводности, Вт/(м×К), теплоносителя; - эквивалентный диаметр канала, м. При течении по трубам равен внутреннему диаметру трубы. В общем случае:

,

где f - площадь поперечного сечения потока, м²; П - полный смоченный периметр поперечного сечения потока, м.

- поправка, учитывающая влияние относительной длины на теплоотдачу:

при ;

при ;

l - длина трубы, м.

2. Для переходного режима приближенное значение коэффициента теплоотдачи определяется по уравнению [3]

(2.15)

Или может быть использовано уравнение (2.14) с введением поправки.

3. Для ламинарного режима течения теплоносителя коэффициент теплоотдачи рассчитывается по уравнениям [5]

, (2.16)

, (2.17)

, (2.18)

, (2.19)

, (2.20)

. (2.21)

В формулах (2.16) – (2.21): n = 0,11 - в процессах нагрева; n = 0,25 - в процессах охлаждения; Pe - число Пекле, ; m - коэффициент динамической вязкости теплоносителя, Па×с; m_ст - коэффициент динамической вязкости при температуре стенки, Па×с; Gr - число Грасгоффа, ; g = 9,81 – ускорение свободного падения, м/с²; b - коэффициент объёмного расширения теплоносителя, 1/К; - разность температур стенки и теплоносителя, °С.

Выбор той или иной формулы осуществляется в соответствии с режимными показателями и ограничениями, указанными в табл. 2.4. При движении теплоносителя в межтрубном пространстве кожухотрубчатых теплообменников с сегментными перегородками коэффициент теплоотдачи определяется [6]:

· при

; (2.22)

· при

. (2.23)

В уравнениях (2.22) и (2.23) за определяющий размер принят наружный диаметр труб. Скорость теплоносителя находится для наименьшего сечения межтрубного пространства.

Дата добавления: 2014-01-20