Довгялло Александр Иванович Некрасова Светлана Олеговна

 
Рисунок 5.5 - Расчётная схема к определению теплопередачи для спаянных труб 
 
Используя расчётные соотношения для теплопередачи через оребренные 
стенки, можно записать выражение для линейного коэффициента 
теплопередачи в следующем виде:
3
1
2
1 1 1
1
2
3
2
2
1
1
2
1
1
1
1
(2
)
(
(2
)
l
г
c
c
c
x
K
h
d
S
h
d










 














  




где геометрические характеристики: 
, 
- высота ребер, образованных 
разверткой окружности труб на углах 360 - ϕ
1
и 360 - ϕ
2
; 
- коэффициенты эффективности ребер 
, 
; 
S - толщина перемычки по наименьшему сечению (рисунок 5.4); 
δ
3
- эквивалентное утолщение стенки за счёт припоя. 
Проводим расчёт геометрических характеристик. 
s=d
1
+δ
1
- принимается как средний диаметр меньшей трубы. 
Определяются ϕ
1
и ϕ
2
(см.рисунок 5.4) 
«Холод» 
«Тепло» 
δ
3
 
δ
2
 
δ
2
 
δ
1
 
δ
1
 
h
1
 
h
2
 
α
х
 
α
г
 
S 

---

124 
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
;
2
2
2
2
2
d
S
tg
d
d
d
tg
d















Определяются 
, 
как развертка по средним диаметрам горячей и 
холодной труб; 
1
1
1
2
2
2
(1
)
2
360
(1
)
2
360
cp
cp
d
h
d
h








где
1
1
1
2
2
2
;
ср
cp
d
d
d
d






. 
Определяется 
- эквивалентная толщина припоя; 
3
пр
F
S


где 
пр
- площадь поперечного сечения припоя (определяется по чертежу). 
Для этого трубная спайка вычерчивается на миллиметровой бумаге в масштабе 
10:1 по схеме рисунка 5.5. 
Далее определяются: 
а) коэффициенты теплоотдачи α
г
и α
х
; 
б) h
1
и h
2
; 
в) коэффициенты эффективности рёбер 
1
2
1
2
1
2
;
t h X
t h X
x
x


 
 


г) относительные расходы 
1
2
1
1
2
2
1
2
;
h
h
X
Bi X
Bi




д) критерии Био 
1
2
1
2
1
2
;
г
x
Bi
Bi
 
 





---

125 
3. Гидра лический расчёт теплообменника 
Основной задачей гидромеханического расчёта теплообменных аппаратов 
является определение величины потерь давления теплоносителя при 
прохождении его через теплообменник. При течении жидкости всегда 
возникают сопротивления, препятствующие движению. 
На преодоление этих сопротивлений затрачивается энергия. Эта энергия 
пропорциональна перепаду давления ΔР. Поскольку заранее длины участков 
неизвестны, эту задачу приходится решать в некотором приближении, 
определяя "предельную" длину трубы теплообменника (l
пр
), которая 
удовлетворяет заданному гидравлическому сопротивлению. Действительная 
длина трубы определяется из условий теплопередачи. Ее величина должна быть 
меньшей или равной l
пр
, это гарантирует, что в теплообменнике не возникает 
недопустимых гидравлических сопротивлений. Так как в относительно 
длинных трубах потери на трение являются основным видом гидравлических 
потерь, местными потерями пренебрегаем и в соответствии с работой [30] 
получаем: 
2
,
2
тр
L
c
P
d
 


где 
значения 
ξ, 
с, 
ρ 
выбираются 
и 
подсчитываются 
как 
среднеарифметические по условиям входа и выхода из участков, а диаметр 
канала выбирается исходя из конкретной схемы "труба в трубе" или "спайка 
труб". 
Таким образом, здесь необходимо определить потери на трение на участке 6 
и 7 (рисунки 5.1, 5.2) и мощность, необходимую для перемещения жидкости на 
этих же участках: 
V P
G P
N






где V - объёмный расход газа; G - массовый расход газа; ΔP- гидравлические 
потери; ρ - плотность; η - КПД насоса или компрессора. 
4. определение конструкти ных размеро теплообменника 

---

126 
Находим количество тепла, передаваемое на теплообменнике в 
стационарном режиме: 
1
1
2
(
)
p
Q
G C T
T


Вычисляем длину трубы участка теплообменника из соотношения
(
)
l
cp
Q
L
K t



где 
ср
- средняя разность температур рассматриваемого участка. 
Полученная длина должна удовлетворять соотношению L≤ l
пр
. находим высоту 
(длину) кожуха теплообменника, где трубы свиты в спираль шагом b и 
диаметром D:
Н
кож
=1,2nb
, 
где n - число витков спирали. 
5. Осно ные требо ания к оформлению курсо ой работы 
1. пояснительная записка оформляется согласно [31]. 
2. конструктивная схема теплообменника выполняется на миллиметровке 
согласно [32]. 
3. рисунки типа охлаждающей схемы выполняются на отдельных листах 
формата AII.