Классификация теплообменных аппаратов

Основные конструктивные характеристики пароводяных подогревателей

№ подогре-вателя	Кол-во и длина трубок, n x ℓ, шт х мм	Площадь проходного сечения по воде, f2, м^2			Внутренний диаметр корпуса, D, мм
		при 4-х ходах рис.6,б	при 2-х ходах рис.6,а
1	32*900	0,0012	0,0024	219
2	32*1200
3	32*1600
4	32*2000
5	32*2400
6	56*1200	0,0022	0,0044	265
7	56*1600
8	56*2000
9	56*2400

4.Расчет коэффициента теплопередачи
4.1 Расчет средних коэффициентов теплоотдачи при вынужденной конвекции
Расчет коэффициента теплоотдачи при вынужденной конвекции теплоносителей производиться по критериальным уравнениям в зависимости от режима течения теплоносителя, определяемого по числу Re.
Определение коэффициента теплоотдачи от стенок труб к холодному теплоносителю
Для того что бы определить коэффициент теплоотдачи, в первую очередь следует выбрать уравнение Нюссельта. Для этого необходимо вычислить число Рейнольдса, которое показывает режим движения нагреваемого теплоносителя в трубном пространстве.
Re= = 41379,3
Из вычисления следует что течение в трубном пространстве является турбулентным.
При турбулентном режиме течения в трубе, для нахождения Критерия Нюссельта, используется формула М.А. Михеева:
Nu=0,021·Re^0,8·Pr_ж^0,43·( ^0,25
Формула используется при 10⁴5. Наше число Рейнольдса находиться в этом пределе. Из этого следует что мы модем использовать формулу М.А Михеева для вычисления критерия Нюссельта:
Nu=0,021·41379,3^0,8·3,64^0,43·( ^0,25=187,78
Где Prс=3,12 при температуре нагреваемого теплоносителя, то есть воды, у стенки при 57,5.
Температура стенки находиться условно, прибавлением 10 к температуре воды.
Tc₂=tcр+10=47,5+10=57,5℃
Из критерия Нюссельта найдем коэффициент теплоотдачи α от стенки трубы к холодной воде.
Критерий Нюссельта: Nu=
α2= Вт/м²град
где λв=0,645 коэффициент теплопроводности для воды принятый из таблицы теплофизических свойств воды.
Определение коэффициента теплоотдачи от греющего теплоносителя к стенке труб
Из-за того, что у нас в качестве греющего теплоносителя принят водяной пар, мы можем вычислить коэффициент теплоотдачи от пара трубе с помощью формулы конденсации пара на горизонтальной трубе:
α1=0,693·
где g - ускорение свободного падения;
λп – коэффициент теплопроводности пара, так как вместо жидкости у нас пар;
ρв, ρж – плотности воды и пара;
r – теплота фазового перехода;
νп – кинематическая вязкость пара;
t1, tс – температуры пара и стенки;
d2 – внешний диаметр трубы.
Вт/м²град

Здесь температура стенки принята как:

tc1=t1-10=147,9-10=139,9 ℃

4.2 Расчет коэффициента теплопередачи

Для трубчатых теплообменных аппаратов, у которых отношение (d2/d1)<1,4, коэффициент теплопередачи можно рассчитывать по формуле для плоских стенок:
К = (Вт/м2·К)
где α1 и α2 - коэффициенты теплоотдачи для горячего и холодного теплоносителей, (Вт/м2·К);
δс - толщина стенки трубы,( м);
λс - коэффициент теплопроводности материала труб, (Вт/мК);
Rзаг - термическое сопротивление отложений, ( м2·К/Вт).
Rзаг было принята по таблице «Термическое сопротивление различных загрязнений на трубах теплообменников» приведенной в методическом указании.

Теплоносители и загрязнения	R загрязнения · 10^-4 (м^2·К/Вт)
Накипь	3,3
Ржавчина	5,0
Вода речная	1,7

Rзаг=R1+R2+R3=3,3+5,0+1,7=10·10^-4 м²·К/Вт

Коэффициент теплопередачи равен:
К= = 738,52 Вт/м²·К
После расчета коэффициентов теплоотдачи α₁ и α₂ необходимо уточнить значения температур t_с1 и t_с2. Для этого определяют плотность теплового потока:
q=KΔt­_ср=738,52 ·97,7= 72153,4 Вт/м²
Теперь найдём температуры стенок:


Рассчитаем абсолютною погрешность при вычислении температур:
t­_с1зад­ – t_с1рас = |137,9-137,66|=0,24 ̊С < 1 ̊C
t­_с2зад­ + t_с2рас = |57,5-57,03|=0,47 ̊ С < 1 ̊C
Так как абсолютная погрешность составила меньше одного градуса, то расчёты можно считать верными.
В дальнейшем в расчётах будет использоваться рассчитанный выше коэффициент теплопередачи.