|
( i t r
-
(*> ■ « •*
J T
- ) W (
«
Г
-
= 1,55-91,31/3-1,3°*14= 1,55-4,5-1,037 = 7,24,
где |хст = 62,69-Ю-4 Па-с — динамический коэффициент вязкости рассола при
/ст = — 10 °С (табл. LI).
Коэффициент теплоотдачи рассола!
а =
Nu
%/d =
7,24-0,467/0,021 = 161 Вт/(м2-К).
Пример 4.17. В услови ях предыдущего примера рассчитать
коэффициент теплоотдачи рассола при его скорости 1,24 м/с.
Р е ш е н и е . Определяем режим течения раствора хлори
стого кальция:
n
w d p
1 ,24-0,02Ы 246
,nnn
~
р
~
в Щ й 4
= 400°.
П ри значении , (G rPr) = 3,84 -10s < S * J0° в пределах 2300 <
< R e = 4000 < 10 000 приближенный расчет (с запасом) коэффи
циента теплоотдачи осущ ествляем по графику (рис. 4.1). При
R e = 4000 находим:
- -
Nu
Рг0-43 (Рг/Р гст)0'25 ~
*
откуда .
Nu = 12Рг0’43 (Р г /Р г ст)0-23 = 12-49,80' 43 (49,8/37,77)0-23 = 69.
Здесь P r0T = 2874-62,69-10“ 4/0 ,477 = 37,77 п р и / ст = — 10°С (табл. LI
a L II).
Следовательно,
а ^ Ш Х /d =
6 9 -0 ,4 6 7 /0 ,0 2 1 « . 1535 Вт/(м3.К ).
Пример 4.18* Определить коэффициенты теплоотдачи воздуха
для двух случаев: а) однократное поперечное обтекание под углом
90° многорядного пучка ш ахматно расположенны х труб (рис. 4.2);
скорость воздуха в наиболее узком сечении 12 м/с; б) движение
воздуха через межтрубное пространство (с поперечными перего
родками) кож ухотрубчатого теплообменника; расчетная скорость
12 м/с (рис. 4.4). В обоих случаях наруж ны й диаметр труб
44,5 мм, средняя тем пература воздуха 200 °С, давление атмосфер
ное.
Р е ш е н и е , а) О днократное обтекание п учка труб.
К ритерий Рейнольдса:
w d p
1 2 -0,0445.0,745
R e - —
-
0 0 2 6 . ш _3
15300,
273
где р = 1,293
= 0,745 кг/м5 — плотность воздуха при 200 °С; р. = 0,026 X
X
10“ 8 П а-с — динамический коэффициент вязкости воздуха при
2 0 0 СС
(рис. VI).
По формуле (4.32):
N u = 0,3566^ Re0’6 = 0 ,3 5 6 -1 4 5 ЗОО0*6 = 115.
Здесь 8ф = 1 (табл, 4.5).
Коэффициент теплоотдачи:
а » N u V d = 115-0,0395/0,0445 = 102 Вт/(ы2-К ),
где Я = 0,0395 Вт/(м • К) — коэффициент теплопроводности воздуха при 200 °С
(табл. X X X ).
б)
Течение воздуха в межтрубном пространстве теплообмен
н ика с поперечными перегородками в кож ухе.
Если задан а расчетная скорость, то расчет аналогичен преды
дущему, но в формулы для определения N u или а вводится
коэффициент еф = 0,6 (см. стр. 157):
ефа = 0,6*102 = 61 В т/(и3-К ).
Пример 4 .1 9 . В вертикальном кож ухотрубчатом теплообмен
нике, состоящем из 61 трубы диаметром 3 2 x 2 ,5 мм и высотой
1,25 мм, стекает сверху тонкой пленкой по внутренней поверх
ности труб 13 м
3/ч
четыреххлористого углерода. С редняя тем
пература четыреххлористого углерода 50 °С, тем пература внут
ренней поверхности труб 24 °С.
О пределить коэффициент теплоотдачи от четыреххлористого
угл ерод а к стенке в двух случаях: а) четы реххлористый'углерод
стекает тонкой пленкой по внутренней поверхности труб; б) че
ты реххлористы й углерод проходит по трубам, зап олн яя все их
поперечное сечение.
Р е ш е н и е , а) Отекание пленкой. В зависимости от режима
течения коэффициент теплоотдачи будем определять по одной
и з ф орм ул (4.41) или (4.42). В обеих ф ормулах значения физико
химических констант надо б рать при температуре пограничного
слоя (пленйи):
tun
= (fop. ш + *0т)/2 = (50
+
24)/» = 37 “С.
К р и те р и й Рейнольдса [формула (4.43)1:
п •
4G
4.13.1560
ь
^ пл
л
dnn
3600-3,14-0,027-61 -0,77-Ю-8
>
Здесь р. = 0,77-10“ 3 Па-с — динамический коэффициент вязкости четырех-
клористого углерода при 37 °С (табл. IX).
О текание пленки турбулентное. Применим формулу (4.41):
"
Ga =
= 1,253-1560^9,81 =
^
ц*
0,77а-10'6
П ри 37 °С находим по номограмме (рис. X III) Р г = 6. Тогда
Nu = 0,01 (GaPrRe),/3 = 0,01 (78,6-10*2.6-5660)1/3 = 13 900,-
откуда
a nn = N u
Ш
= 1390 0 -0 ,1 0 9 /1 ,2 5 ^ 1210 Бт/(м2-К ),
где;
\ =
0,109 Вт/(м2- К ) — коэффициент теплопроводности четыреххлористого
углерода при 37 СС.
б)
Сплошное заполнение труб. С корость течения четырех
хлористого углерода:
13
"61-0,785-0,027а -3600
^ 0,103 м/с.
К р и тер и й Рейнольдса:
Re =
wdp/p
= 0,103.0,027.1536/(0,65-10-®) = 6570,
где 1536 кг/м3 — плотность четыреххлористого углерода при 50 °С (табл. IV);
0,65-Ю "3 П а-с — вязкость четыреххлористого углерода при 50°С (табл. IX).
К р и тер и й Рейнольдса Re = 6570, следовательно, реж им дви
ж ен и я соответствует переходной области.
И з граф и ка (рис. 4.1) для R e = 6 ,6 -I0 3 имеем:
Nu = 22,бРг0-43 (Рг/Ргст)0-25 = 22,6.5,40-43 (5,4/6,6)0-25 = 40.
Здесь Рг — 5,4 — критерий Прандтля для четыреххлористого углерода пря
50 °С (рис, X III); Рг = 6,6 — то ж е при 24 °С <рис, X III),
Коэффициент теплоотдачи при полном заполнении трубок
жидкостью:
N u A /tfs s 4 0 .0 ,1 0 /0 ,0 2 7 » 150 Вт/(м2-К ),
где Я = 0,10 Вт/(м2*К) — теплопроводность четыреххлористого углерода пра
50 сС (рис. X).
Отношение а ип/с£ = 1210/150 « 8.
Таким образом, в условиях данного примера коэффициент
теплоотдачи при стекании четыреххлористого углерода тонкой
пленкой в 8 р а з больше коэффициента теплоотдачи при сплошном
заполнении всех трубок теплообменника ж идкостью .' ’
Пример 4,20. Изопропиловый спирт нагревается в баке в усло
ви ях свободной конвекции горячей водой, подаваемой насосом
через р яд горизонтальных труб наружным диаметром 30 мм.
Определить коэффициент теплоотдачи для изопропилового спирта,
если его средняя температура 60 °С, а средняя тем пература на
руж ной поверхности «труб 70 °С.
Р е ш е н и е . Коэффициент теплоотдачи при свободном дви
жении жидкости около горизонтальных труб рассчиты ваем по
формуле (4.46):
N u = 0 ,5 (G rP r)0-25 ( P r /P r CT)0-25.
Значения констант, входящих в критерий G r —
d?p*$At gjy?,
д ля определяющей температуры 60 °С: р = 752 кг/м3 (табл. IV);
р = 0,8 «Ю-3 П а -с (табл. IX ). Величину (5Д£ находим по ур ав
нению:
— EJfi
)/vh ,
где
vtz
— удельный объем изопропилового спирта при 70 СС;
vt
— то ж е
при 60 СС.
Удельные объемы можно рассчитать по уравнению :
vt = v 0 (l + at + bp + ci*},
В справочнике [13, т. 1 1 для изопропилового спирта даны
следующие значения коэффициентов (округленно):
а
= 1,043 X
X 10-*;
Ь
= 0,443-10-®; с = 2 ,7 3 -Ю"8. Тогда
с * л
О
(U
-
i,)
-j-
Ь (й ~ ф
-f- с (*j -
т
Р
“
Do'stlaringiz bilan baham: |
