Определение коэффициентов теплоотдачи

Определение коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплопередачи (К, Вт/(м²•К) определяется с учетом термического сопротивления загрязнения со стороны охлаждающей жидкости:

К = (1/a₁+1/a₂+R_CT)^-1,Вт/ (м²•К) (9)

где a_1, a₂ - соответственно коэффициенты теплоотдачи от греющего теплоносителя к стенке трубы и от стенки к нагреваемой жидкости, Вт/ (м² ч);

- R_CT - термическое сопротивление стенки трубы м²/( Вт •К);

R_CT = s_СТ/l_СТ+s_ЗАГ/l _ЗАГ, (м² •К)/Вт.;

где s_СТ, s_ЗАГ — толщина металлической стенки трубы и загрязнения, м; (s_ЗАГ принять 0.5— 1 мм);

l_СТ - коэффициент теплопроводности стенки трубы, Вт/(м•К);

Величину термического сопротивления загрязнения s_ЗАГ/l _ЗАГ для холодильных рассолов, из которых откладывается загрязнение на поверхности теплообмена принять равной 0,0002 (м² •К)/Вт.

Величина коэффициентов теплоотдачи зависит от гидродинамических факторов, их физических параметров, геометрических размеров поверхности теплообмена и представляет собой сложную функциональную зависимость, реализуемую с помощью теории подобия из критериального уравнения Нуссельта, характеризующего интенсивность теплообмена в Вт/ (м² ч)

Nu = (10), откуда a_{п, р} = (11)

Если оба теплоносителя являются жидкостями и движение является вынужденным (например, насосная подача), критерий Нуссельта является функцией критериев Рейнольдса и Прайдля: Nu = f (Re; Rr)

В этом случае сначала необходимо определить критерии Рейнольдса и Прандля для обоих сред:

Re= (12)

Pr= (13)

где w -скорость движения среды по трубам (принимают в пределах 0,7-2 м/с);

m – коэффициент динамической вязкости жидкости, Па с. (см. табл. 2,3)

d — эквивалентный диаметр трубы, м;

для внутренней трубы d _экв = d_B, м.

для кольцевого сечения d _экв = D_B-d_H, м.

λ - коэффициент теплопроводности жидкости (рассол, продукт).Вт/ (м. °С).

Далее определить режимы движения рассола и продукта, вычислив по формуле(12) число Рейнольдса и по формуле (13) критерии Прандля.

Затем по установленному режиму движения жидкости решить критериальное уравнение Нусельта по формуле:

а) для турбулентного режима движения (Rе> 10000)

Nu⁼ 0,023 Re^0,8 Pr^0,4 = 0,023*37219^0,8*13,2^0,4 = 184,7 (13)

б) для переходного режима (10000>Re>2300)

Nu⁼ 0,008 Re^0,9 Рr^0,43 = 0,008*8881^0,9*6,1^0,43 = 31,945 (13¹)

Если при расчетах Re<10000, необходимо определить новые скорости движения теплоносителей, при которых режим движения будет турбулентным или переходным. Принимают значения критерия Рейнольдса 10000-15000, тогда: ω_труб.= (10000-15000)ω/Re, (14)

Подставляя значение скорости ω_труб в формулу (7) определяют диаметр внутренней (теплообменной) трубы и далее по формуле (8) диаметр наружной кожуховой трубы, уточняем значения критерия Рейнольдса.

Для соответствующих режимов движения, используя критериальное значение Nu определяются искомые коэффициенты теплоотдачи, Вт (м² °С) для рассола и продукта по формуле (11).

Дата добавления: 2015-06-27