Определение массовых секундных расходов теплоносителей.

На основе уравнения теплового баланса (при отсутствии потерь тепла и фазовых переходов теплоносителей)

Где G_в, G_г -массовый секундный расход теплоносителей, в котором для газа

t_г=t’_г-t’’_г,⁰С, для воды t_в=t’’_в-t’_в, ⁰С.

Определение температурных условий работы теплообменника.

Находим среднюю по длине теплообменника температуру жидкости (воды) при условии, что нагрев ее в теплообменнике сравнительно мал:

Средняя по длине теплообменника температура газа

По полученным значениям t_{ср. в} и t_{ср. г} из таблиц определяются необходимые теплофизические характеристики теплоносителей.

Определение коэффициентов теплоотдачи

Коэффициент теплоотдачи от охлаждаемого газа к стенке трубки определяют с учетом числа трубок, по которым он протекает, ориентировочно это число может быть найдено по формуле:

(1)

 

 

Находим значение действительной скорости газа из формулы (1).

Определяем предварительно критерий Рейнольдса:

вычисляем значение коэффициента теплоотдачи из уравнения:

 

Определение коэффициента теплопередачи

Коэффициент теплопередачи определяется по формуле:

Определение площади поверхности охлаждения

Определение площади поверхности охлаждения производим по основному выражению для теплопередачи:

Q=K×F×▲t_ср

Откуда F=Q/K×▲t_ср

Зная площадь, нетрудно определить длину труб.

Гидравлический расчет

ГИДРАВЛИЧЕСКИИ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННИКА

Основной задачей гидромеханического расчета является определение потери давления теплоносителя при прохождении его через аппарат.

Полный перепад давления, необходимый при движении жидкости или газа через теплообменник, определится по формуле:

где слагаемые - суммарные потери сопротивления трения на всех участках, местные потери давления, потери обусловленные ускорением потока в канале и затраты на преодоление самотяги.

Мощность, затрачиваемая на перемещение теплоносителей через межтрубное пространство, определяется по соотношению:

8.7

8.8

Воз­можны два вида конденсации: капельная и пленочная.

Капельная: конденсат осаждается в виде отдельных капель, которые занимают лишь часть поверхности теплообмена (остальная часть при этом покрыта тон­чайшим слоем жидкости).

Пленочная: на охлаждаемой поверхности об­разуется сплошная пленка конденсата. Эта пленка стекает вниз под дейст­вием силы тяжести или увлекается в ту или другую сторону потоком пара.

При капельной конденсации наблюдаются очень высокие значения коэф­фициентов теплоотдачи, однако искусственно ее трудно поддерживать в течение длительного времени.

При пленочной конденсации, пленка конденсации представляет собой значительное термическое сопротивление, и чем она толще, тем меньше теплоотдача.

Конденсация пара на наружной поверхности горизонтальных труб.

Формула для среднего коэффициента теплоотдачи при конденсации пара на наружной поверхности горизонтальной трубы:

;

- диаметр трубы; - температура насыщения; - плотность жидкости; - коэф. кинематическая вязкость; - температура стенки; - теплота парообразования; - коэф. теплопроводности. - ускорение свободного падения.

;

Физические свойства жидкости, входящие в формулу, рекомендуется относить к .

при капельной теплоотдачи в 15-20 раз больше, чем при пленочной, т.к. конденсирующийся пар находится в непосредственном соприкосновении с охлаждающей поверхностью.