Определение коэффициента теплоотдачи от воздуха к трубам
Приведенный коэффициент теплоотдачи, отнесенный к наружной поверхности условно неоребренной трубы для стандартных алюминиевых труб с накатанными ребрами при коэффициентах оребрения, равных 9 и 14,6, можно определить из выражения:
где - скорость воздуха в узком сечении пучка труб, м/с;
- плотность и вязкость воздуха при средней температуре;
и
- множители, которые в зависимости от коэффициента оребрения имеют следующие значения: при
=9,
=0,83 и
=0,5; [23]
Скорость воздуха в узком сечении пучка труб определяется из уравнения расхода:
где - наименьшая площадь сечения межтрубного пространства. При коэффициенте оребрения
= 9 и длине труб
= 4 м
= 5,35 м2. [23]
- расход воздуха в м3/с определяется при средней температуре воздуха
из уравнения теплового баланса аппарата:
где - температура воздуха на выходе из аппарата принимается на 10-15°С выше конечной температуры охлаждаемой жидкости, но не более 60°С.
Примем = 60 °С. Тогда
При этой температуре воздух будет иметь следующие свойства: =1,1кг/м3,
= 1000Дж/кг·К,
=2,1·10-5Па·с,
=0,025 Вт/м·К. [22].
Общий расход воздуха:
Скорость воздуха в узком сечении пучка труб для принятого аппарата
Критерий Прандтля для воздуха
Приведенный коэффициент теплоотдачи от воздуха к трубам
Коэффициент теплоотдачи при конденсации продукта и определение площади поверхности теплообмена в зоне конденсации
Для расчета коэффициента теплоотдачи от паров конденсирующейся смеси углеводородов к внутренней стенке горизонтальной трубы воспользуемся уравнением
Так как коэффициент теплоотдачи зависит от перепада температур в пленке конденсата
, то тепловой расчет должен проводиться методом подбора температуры стенки
со стороны конденсирующегося пара. Этот расчет сводится к подбору
решением уравнения
Примем термические сопротивления загрязнений: от углеводорода =4ּ10-4 м2ּК/Вт; от воздуха
=3ּ10-4 м2ּК/Вт. Термическое сопротивление однослойной алюминиевой стенки
=3 мм с теплопроводностью
=203 Вт/мּК будет равно 0,003/203 = 1,48ּ10-5 м2ּК/Вт.
При этих данных, с учетом = 20,41 Вт/мּК и
= 9 вышеприведенное уравнение запишется в упрощенном виде:
где
Результаты расчета по этому уравнению с целью подбора q (теплонапряженности или удельной тепловой нагрузки, отнесенной к наружной поверхности условно неоребренной трубы) приведены в таблице 4.2.1.
Таблица 4.2.1.Расчет удельной тепловой нагрузки в зоне конденсации.
![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
63,5 | 0,5 | 1,46 | 62,04 | 18,54 | ||
5,6 | 55,4 | 11,9 | ||||
2,46 | 60,54 | 17,04 |
Последняя строчка таблице 4.2.1. показывает хорошую сходимость удельной тепловой нагрузки. Для определения необходимой площади поверхности теплообменника в зоне конденсации примем ее среднее значение
Вт/м2
тогда