Расчет линейного сопротивления трения

 

Сопротивление линейных участков – это, прежде всего, сопротивление входного, выходного патрубков и сопротивление, обусловленное течением в трубном пучке, для одного теплоносителя и омыванием трубного пучка для другого. Линейная длина патрубков подвода теплоносителя, как правило, несоизмеримо мала по сравнению с длиной трубного пучка, поэтому сопротивлением патрубков пренебрегают. В этом случае падение напора потока теплоносителя может быть посчитано по формуле

 

, (31)

где - полная длина пути жидкости в аппарате, м;

- средняя скорость движения теплоносителя, м/с;

- плотность теплоносителя при средней температуре, кг/м²;

- эквивалентный диаметр канала, м;

- коэффициент сопротивления трения.

При расчете сопротивления потока идущего внутри трубок в качестве подставляется величина внутреннего диаметра трубы.

При расчете сопротивления теплоносителя, движущегося в межтрубном пространстве, если обтекание трубок носит продольный характер, подсчитывается по формуле

 

, (32)

 

где - внутренний диаметр корпуса аппарата, м;

- наружный диаметр трубки теплообменного пучка, м;

- число трубок, занимающих полное сечение аппарата в потоке.

Если трубный пучок обтекается продольно, то расчет линейного коэффициента сопротивления представляет определенную трудность. В этом случае проще рассматривать падение давления при омывании трубного пучка как сумму местных сопротивлений прохождения через трубный пучок и огибания перегородок (см. ниже п. 2).

Коэффициент линейного сопротивления трения для ламинарного потока (Re≤2300) не зависит от шероховатости стенок и определяется в соответствии с законом Пуазейля:

. (33)

 

При турбулентном режиме течения шероховатость стенок канала влияет на коэффициент сопротивления. Поэтому его определяют по эмпирическим зависимостям. В частности по эмпирическому закону Блазиуса (при Re≤10000)

 

. (34)

 

Для значений Re = 4000 ÷ 10⁵рекомендуется использовать эмпирическую зависимость

. (35)

 

Кроме того, для всех турбулентных режимов годится формула Альтшуля:

 

, (36)

где - абсолютная величина неровностей поверхности канала.

Для старых стальных труб, труб, покрытых слоем накипи или ржавчины, величину обычно принимают равной 1,5 мм. У новых стальных труб её значение на порядок ниже. Значение шероховатости для цельнотянутых труб из нержавеющих сталей, цветных металлов, стекла, керамики и т.д., а также для труб, плакированных полимерами или глазурью, обычно не превышает 0,015 мм.