Таблица 1 – Данные для расчета теплообменного аппарата

1) Исходные данные

Теплоноситель

Массовый расход G, кг/с

Температура на входе в ТА t’, °C

Температура на выходе из ТА t”, °C

Горячий:

Трансформаторное масло

-

Холодный: Воздух

 

Определение теплофизических свойств горячего и холодного теплоносителей (с_pm, λ, ν, ρ, Pr) и определение мощности теплообменного аппарата.

Определим среднюю арифметическую температуру теплоносителей.

°C

= °C

                                                                          

η – коэффициент, учитывающий тепловые потери в окружающую среду (от 0,95 до 0,98). Примем η=0,97.

Q₂=η∙Q₁

 Вт

Таблица 2 - Теплофизические свойства теплоносителей [[2]]

 

Тепло-

носитель

Удельная массовая теплоёмкость c_pm, Дж/(кг∙К)

Коэффициент теплопровод-ности λ, Вт/(м∙К)

Кинематический коэффициент вязкости ν, 10⁶ м²/с

Плотность ρ, кг/м³

Число Прандтля Pr

Трансформаторное масло

(t=75°C)

0,106

4,1

846,95

65,3

Воздух

(t=22,5°C)

1047,7

0,0247

0,714

1,2453

0,714

 

Определим среднюю разность температур между теплоносителями θ_m. Для противоточной схемы движения теплоносителей средняя разность температур между теплоносителями θ_m рассчитывается по уравнению Грасгофа: 

Определим водяной эквивалент kF и площадь поверхности F теплообмена ТА.

 Вт/К

Коэффициент теплопередачи от горячего к холодному теплоносителю определяется по соотношению:

                                                             

где ,  – коэффициенты теплоотдачи в трубном и межтрубном пространстве;

и  – термические сопротивления загрязнений на внутренней и наружной поверхности теплообменных труб;

 – толщина стенки теплообменных труб кожухотрубных ТА (от 1,5 до 3 мм). Примем

 – коэффициент теплопроводности стенки теплообменных труб.

Так как  достаточно мало, то мы можем им пренебречь.

Примем:

α_тр=300 Вт/(м²К);

 α_мтр=100 Вт/(м²К);

 м² К/Вт;

 м² К/Вт;

 Вт/(м²К)

В итоге площадь поверхности теплообмена ТА: м²

Определим оптимальный диапазон площадей проходных сечений (f₁, f₂)

Выберем скорости теплоносителей:

Трансформаторное масло – ω_1min=0,2 м/с; ω_1max=1,0 м/с

воздух – ω_2min=20 м/с; ω_2max=40 м/с

 м²                                                        

 м²

 м²

 м²