Определение коэффициента теплоотдачи в теплообменнике

Чтобы рассчитать коэффициент теплопередачи сначала необходимо определить коэффициенты теплоотдачи от греющего теплоносителя к стенке трубы () и от стенки к холодному теплоносителя ().

Нахожу коэффициент теплоотдачи от греющего теплоносителя к стенке трубы ():

Предварительно полагается, что температура стенки со стороны горячего теплоносителя ориентировочно будет равна , откуда температура водяной плёнки конденсата:

Так как , то А=189,5. Так же принял

Тогда :

Тогда удельный тепловой поток от горячего теплоносителя к стенкам труб:

Расчёт  будет вестись при помощи безразмерного числа Нуссельта, взятого для холодного теплоносителя (:

Для начала необходимо определить режим движения жидкости. Для начала необходимо определить режим движения жидкости. Скорость холодного теплоносителя из, экспериментально установленного, диапазона принимается равной 𝑤2=1 (м/с).Для этого определяем критерий Рейнольдса для холодного теплоносителя:

Значение числа Рейнольдса указывает на то, что преобладает турбулентный режим движения жидкости.

Для определения числа Нуссельта также необходимо знать значение числа Прандтля:

Таким образом критерий Нуссельта для турбулентного режима будет равен:

Далее вычисляется коэффициент :

Удельный тепловой поток от стенки к холодному теплоносителю будет равен:

Где температура стенки со стороны холодного теплоносителя:

Общее сопротивление, оказываемое тепловому потоку находится как сумма термических сопротивлений  и . Для простоты будем полагать, что материалом труб послужила углеродистая сталь с коэффициентом теплопроводности , которая не имеет на себе следов коррозии и имеет диаметр  (размер труб принят с учётом рекомендаций государственного стандарта). Также известно, что на предполагаемом предприятии в качестве теплоносителя будет использоваться вода средней очистки. Таким образом термические сопротивления:

1) Сталь:

2) Вода хорошего качества:

3) Водяной пар (с содержанием масла): 𝑟_п = 0,0001724 (м2КВт).

Тогда, общее сопротивление, оказываемое тепловому потоку равно:

Значит, температура стенки со стороны холодного теплоносителя равно:

Таким образом, тепловой поток от стенки к холодному теплоносителю:

где температура холодного теплоносителя:

Выраженные  , что противоречит закону сохранения энергии. Это произошло в силу того, что температура стенки со стороны горячего теплоносителя была выбрана в качестве предположения. Истинное значение теплового потока можно узнать при помощи графического приближения. Для этого необходимо выбрать ещё одну предполагаемую температуру стенки , которая будет заведомо намного меньше настоящей. Затем будет произведён ещё один расчёт тепловых потоков и построен график зависимости , где точка на пересечении двух прямых будет иметь координаты (, которые и будут истинными значениями температуры и удельного теплового потока.

Предполагаемая температура принимается равной .

Тогда температура плёнки конденсата:

Отсюда

 

 

Тепловой поток от горячего теплоносителя к стенкам труб:

Тепловой поток от стенки к холодному теплоносителю:

Графики зависимостей  представлены на (рис.6).

На основании графически полученных результатов проводятся дополнительные вычисления, вызванные погрешностями при построении графиков функции, которые заключаются в арифметическом приближении к истинным искомым значениям. Таким образом, температура и удельный тепловой поток будут равны:

Рис 6. «Графический метод определения »

 

Тогда температура стенки со стороны холодного теплоносителя:

Все расчётные данные отображаются в сводных таблицах для каждого теплоносителя соответственно:

Таблица 2 «Холодный теплоноситель»

№
1	67,5	81,7	14,2	7386	311542
2	67,5	83,07	15,57	7386	104881

 

Таблица 3 «Горячий теплоноситель»

№
1	126	120	123	6	43315	7219	0,0003798	38,3
2	126	103	115	23	116587	5069	0,0003798	19,93

Таким образом, коэффициент теплопередачи будет равен:

Также производят расчёт поверхности теплопередачи: