432
винтовые каналы. Это увеличивает теплообменную поверхность и создает канал по
которому стекает конденсат, при этом время контакта
конденсата с поверхностью
охлаждения заметно увеличивается. Для определения среднего значения коэффициента
теплоотдачи при конденсации пара на внешней поверхности вертикальных труб с
продольным оребрением и плоско-винтовым каналом предложена формула [6, 7],
записанная в виде при
𝑅𝑒 = 10
2
÷ 2 ∙ 10
4
;
𝑃𝑟 ≥ 0.7
;
𝑎 = 1.1 ÷ 4
;
𝑏 = 1.03 ÷ 2.05
;
ℎ 𝑑
⁄ =
0.07 ÷ 0.715
;
𝑆 𝑑
⁄ = 0.06 ÷ 0.36
по формуле:
𝑁𝑢 = 0.192[𝑎 𝑏
⁄ ]
0.2
(
𝑆
𝑑
)
0.18
(
ℎ
𝑑
)
−0.14
𝑅𝑒
0.65
𝑃𝑟
0.36
(
𝑃𝑟
𝑃𝑟
ст
)
0,25
(9)
5. Мелкое оребрение. При этом типе оребрения на поверхности гладкой трубы
создаётся мелкое оребрение,
виде выступов, пирамидок и т. д. Средний
коэффициент
теплоотдачи при конденсации пара на наружной поверхности вертикальных труб с мелким
оребрением можно определить по следующей формуле [6, 7].
𝑁𝑢
п
= 0,34
𝑎
0,15
∙ℎ
1,1
∙𝜃
−0,667
𝐻
0,25
∙𝑆∙cos 𝜑
∙ 𝑊𝑒
0,21
∙ (𝐺𝑎 ∙ 𝑃𝑟 ∙ 𝐾)
0,37
(10)
где
𝜃̅ = 0.7𝑛
−0.4
𝑊𝑒
−0.1
при 𝛽 < 1, 𝑛𝑊𝑒
0.25
≥ 1
;
𝜃̅ = 0.7𝛽
−0.07
(𝑛𝑊𝑒
0.25
)
𝑚
при 𝛽 ≥ 1, 𝑛𝑊𝑒
0.25
≥ 1; 𝑚 = −0.4𝛽
−0.15
;
𝜃̅ = 1 − 0.23𝛽
−0.36
(𝑛𝑊𝑒
0.25
)
1.2
при 𝛽 ≥ 1, 𝑛𝑊𝑒
0.25
< 1; ;
𝑛 = [
𝜌
′2
∙𝑔∙𝑟∙𝜆
′3
∙ℎ
7
∙𝑐𝑜𝑠 𝜑
4∙𝜇
′
∙𝑏
4
∙𝜆
ст
4
∆𝑡
0
]
0,25
;
𝑊𝑒 =
𝜎∙𝑐𝑜𝑠 𝜑
𝑔∙𝜌′∙𝑏∙ℎ∙(1+𝑡𝑎𝑛 𝜑)
;
𝛽 =
ℎ∙𝑡𝑎𝑛 𝜑
𝑏
;
𝐺𝑎 =
𝑔𝑑
эк
3
𝜈
′2
;
𝐾 =
𝑟
𝑐
𝑝
Δ𝑡
0
;
𝑎
– половина ширины межреберной канавки, м;
𝑏
– половина толщины ребра на торце, м;
ℎ
- высота ребра, м;
𝐻
– длина трубы, м;
𝑆
– шаг ребер, м;
𝜑
– острый угол между боковой
поверхностью ребра и его осевой плоскостью, град;
𝜌
′
- плотность воды на линии
насыщения, кг/м
3
;
𝜌
′′
- плотность сухого насыщенного пара, кг/м
3
;
𝜆
ст
- коэффициент
теплопроводности металла, Вт/(м
2
·
0
С);
𝜆
′
- коэффициент теплопроводности на линии
насыщения, Вт/(м
2
·
0
С);
𝑟
– теплота парообразования,
Дж/кг;
𝑊𝑒
– критерий Вебера;
∆𝑡
0
– температурный
напор в
основании ребра,
0
С;
𝜎
– коэффициент
поверхностного натяжения, Н/м;
𝐾
– критерий
фазового перехода;
𝜇
′
-
коэффициент динамической
вязкости на линии насыщения, Па·с;
𝜈
′
- коэффициент
кинематической вязкости на линии насыщения, м
2
/с;
𝐺𝑎
– критерий Галилея;
𝑐
𝑝
– теплоёмкость пара,
Дж/(кг·
0
С);
𝑃𝑟
– критерий Прандтля.
Авторами [8] предложено усовершенствование
конструкции теплообменного ребра в виде усечённого
конуса, установленного на определенном расстоянии
по всей высоте трубки (рисунок 2). Была создана
лабораторная
установка [9] с
разработанной
теплообменной трубкой на которой проведены
испытания данной трубки. Методика проведения
экспериментальных исследований описана в [10].
Полученные
в
экспериментах
данные
были
математически обработаны.
Во всех экспериментах поддерживался турбулентный режим течения охлаждающей
воды (
𝑅𝑒
в
> 10
4
), что позволило для расчета коэффициента теплоотдачи со стороны воды
применить формулу М.А. Михеева [11].
𝛼
в
= 0.021𝑅𝑒
в
0.8
𝑃𝑟
в
0.43
(
𝑃𝑟
в
𝑃𝑟
ст
)
0.25 𝜆
в
𝑑
вн
.
(7)
Во всех экспериментах разность температуры охлаждающей воды на входе и выходе
не превышала 10
0
С, в связи с чем для определения средней разности температур между
теплообменивающимися средами использовалась формула:
433
Δ𝑡̅ =
(𝑡
п
−𝑡
вых
)−(𝑡
к
−𝑡
вх
)
𝑙𝑛(
𝑡п−𝑡вых
𝑡к−𝑡вх
)
(8)
Внутренняя труба, установленная на стенде отвечает, условию что коэффициент
теплопередачи рассчитывают по следующе формуле как
теплопередача через плоскую
стенку с учетом коэффициента оребрения со специально профилированными оребрёнными
трубами:
𝑘 =
1
1
𝛼п
𝑓ореб.
𝑓глад.
+
𝛿
𝜆ст.
+
1
𝛼в
+𝑅
заг
(9)
где
𝑓
ореб.
𝑓
глад.
– коэффициент оребрение учитывающий увеличение площади теплообмена,
𝑓
ореб.
- площадь с оребрением и
𝑓
глад.
- площадь гладкой трубы.
На основе проведенного анализа по изучению уравнений по определению
коэффициента теплопередачи
𝛼
пл
= 𝐶𝑞
𝑛
[Вт/(м
2
·
0
С] при конденсации водяного пара на
поверхностях с различными типами оребрения,
выяснено что на коэффициент
теплопередачи оказывают влияние не только свойства жидкости и расход охлаждающей
среды, но и тип оребрения и конфигурация ребра. Предложенное усовершенствование
конструкции оребрения позволяет увеличить теплоотдачу не увеличивая площадь
теплообмена, установкой дополнительных элементов.
Do'stlaringiz bilan baham: 
