Mavzu: issiqlik almashinish uskunalarini hisoblash. Reja: Issiqlik almashinish uskunalarini tanlash

d/D = 0,9...0,97 va t/D = 0,5 parametrlarga ega turbo’lizatorlarli trubalarda issiqlik berishni hisoblashda quyidagi formuladan foydalanish mumkin:
(4.153)

bu yerda Re_w - devorning o’rtacha temperaturasida hisoblanadi.

(4.151)-(4.153) formulalardagi Nu_T quyidagi tenglamalarda hisoblanadi.

gazlarni isitish paytida
(4.154)

bu yerda aniqlovchi temperatura - truba uzunligi bo’yicha devorning o’rtacha temperaturasi.

gazlarni sovitish paytida

(4.154)

bu yerda aniqlovchi temperatura - truba uzunligi bo’yicha devorning o’rtacha temperaturasi.

(4.156)

bu yerda aniqlovchi temperatura - truba uzunligi bo’yicha o’rtacha massaviy temperaturasi.

Agar t/D = 0,5 va d/D  0,94 (Re>Re*) bo’lsa, suyuqliklar uchun o’rtacha issiqlik berish quyidagi formuladan topiladi:

(4.157)

bu yerda Nu_T ushbu formuladan hisoblab topiladi:

(4.158)
Ushbu trubalarning gidravlik qarshiligini Re = 10⁴...410⁵ oralikda quyidagi formuladan aniqlasa bo’ladi:
d/D = 0,90...0,97 va t/D = 0,5...1,0 bo’lganda:


(4.159)
d/D = 0,88...0,98 va t/D = 0,5 bo’lganda


(4.160)


d/D = 0,90...0,98 va t/D = 0,25 bo’lganda esa,
(4.161)
(4.159) formuladagi _T quyidagi tenglamadan topiladi:
(4.162)

bu yerda gazlarni isitish jaraeni uchun n = 0,14, gazlarni sovitish uchun n = 0 va suyuqliklarni isitish uchun n = 0,333.

(4.161) va (4.162) formulardagi _T ushbu tenglamadan hisoblab aniq-lanadi:

(4.163)

Ushbu usulda Pr = 2...80 bo’lgan suyuqliklar uchun gidravlik qarshilik 2,7...5,0 marta o’sganda issiqlik berish koeffitsientini 2,0...2,6 marta oshirishga erishsa bo’ladi. Havo uchun esa, gidravlik qarshilik 2,8...4,5 marta oshganda issiqlik berish koeffitsienti 2,8...3,5 marta ko’payadi.

Yuqorida keltirilgan devor yaqinidagi chegaraviy qatlamning turbo’lentligini jadallashtiradigan turbo’lizatorlardan tashqari boshqa intensivlash usullari ham kimyo va oziq - ovqat mashinasozligida qo’llaniladi.
Boshqa usullar o’rtasida issiqlik eltkichlarni truba ichida burab, spiralsimon harakatlantirish usuli alohida o’rin tutadi. Buning uchun 4.43...4.46 rasmlarda va 4-7, 4-8 jadvallarda keltirilgan moslamalardan foydalaniladi [48,49].
a) trubaning bir qismi yoki butun uzunligiga vintsimon (buralgan lenta, shnek) turbo’lizatorlar o’rnatiladi (4.43-rasm);
b) trubaga issiqlik eltkichni tangentsial yo’nalishda uzatish (4.44-rasm);
v) trubaga kirishda yoki trubalarning kerakli joylariga kurakchali uyurmalashtirgichlar o’rnatish (4.45-rasm);

g) isitkichga burama-spiral ko’rinishidagi trubalar o’rnatish (4.46-rasm).
Ushbu usulda issiqlik berishni intensivlash bir qator omillar ta’sirida ro’yobga oshadi:
- tekis trubalar bilan bir xil o’rtacha sarfda uyurmalantirgichli trubalarning devori yaqinida tezlik gradienti va turbo’lentli kuchlanishlar yuqori bo’ladi;
- markazdan qochma kuch ta’sirida zichligi yuqori sovuq suyuqlik devor atrofiga, truba markazida esa - zichligi kichik issiq suyuqlik yig’iladi. Suyuqlikning qatlamlarga ajralish effekti isitish jarayonida issiqlik berishni intensivlaydi;
- vintsimon elementlarni qo’llash qirrali yuzalar effektini beradi. Bu usulda issiqlik berish koeffitsienti 30...40% ortadi, gidravlik qarshilik esa 1,5...2,5 marta ko’payadi.
Turbulent va o’tish rejimlarida devor yaqinidagi qatlam zonasini intensivlash kerak, chunki chegaraviy qatlamning issiqlik o’tkazuvchanligi kichik. Undan tashqari, bu yerda «devor – suyuqlik» sistemasining 60...70% temperatura napori mujassamlangan, ya’ni issiqlik oqimining zichligi maksimaldir.
Yana bir samarali intensivlash usuli prof. Dzyubenko B.V., prof. Dreytser G.A. va boshqalar tomonidan yaratilgan. Bu samarado truba bo’lib uni burash yo’li bilan hosil qilinadi va uning ko’ndalang kesim yuzasi ellipsoid shaklida bo’ladi (4.46-rasm).

Burama trubalardan yasalgan qurilmalarda issiqlik almashinish ham trubalar ichida, ham trubalararo bo’shliqda intensivlashadi. Agar, trubalar burash qadami S/d = 6...15 bo’lsa, qurilma hajmini tekis trubali qurilmaga nisbatan 1,5...2 barobar kamaytirish mumkin. Demak, qurilmaning massasi va metall sarfi ham kam bo’ladi.
Bu turdagi trubalar vintsimon kanallari chegarasida tezlikning aylanuvchan tashkil etuvchisining tangentsial uzilishi ro’y beradi va bu hol oqimni turbo’lizatsiya holatiga olib keladi. Oqim yadrosiga qaraganda, truba devori yaqinida suyuqlik oqimi uyurmaviy harakatlanadi. Burama trubalar birinchi navbatda devor yaqinidagi suyuqlik qatlamini turbo’lizatsiya qilish uchun qo’llaniladi.
Sanoat sinovlari shuni ko’rsatadiki, agar S/d  12 bo’lsa, turbo’lent rejimda trubalararo bo’shliqda issiqlik almashinish va gidravlik qarshilik bir xil darajada ortadi. ¤tish sohasi Re = 10³...10⁴ da esa, gidravlik qarshilikdan issiqlik almashinishning o’sish darajasi ko’proq bo’ladi.
Issiqlik almashinish jarayonini intensivlashning yana bir samarali usuli - bu truba tashqi yuzasida qo’shimcha qirrali yuzalar hosil qilishdir. Ushbu usulda, issiqlik berish koeffitsenti past bo’lgan muhit albatta truba ichiga yo’naltirilishi kerak. Plastina qirrali issiqlik almashinish yuzalarning ba’zi birlari 4-7 jadvalga keltirilgan.
Issiqlik almashinish yuzasiga mexanik ta’sir usullari, hamda elektr, ul’tratovush va magnit maydonlarining ta’siri, shu kungacha hali yetarli o’rganilmagan.
Issiqlik almashinish jarayonini intensivlash natijasida issiqlik o’tkazish koeffitsientining ortishi issiqlik almashinish yuzalari toza bo’lganda, isituvchi bug’ va isitilayotgan suyuqliklar va devor o’rtasidagi issiqlik berish koeffitsienti bilan belgilanadi. Ko’pincha ishlatiladigan issiqlik eltkichlarning fizik - kimyoviy xossalari, bosimi, temperaturasi va issiqlik berish koeffitsientlari bir - biridan keskin ravishda farq qiladi. Masalan, bug’dan devorga issiqlik berish koeffitsientining qiymati  = 4000...15000 Vt/(m²K), qovushoq suyuqliklar uchun esa -   200 Vt/(m²K).