Проектный расчет теплообменного аппарата

Требуемая поверхность нагрева теплообменника по обеим схемам включения (прямоток, противоток) находится исходя из основного уравнения теплопередачи:

,

(13)

где – тепловая нагрузка аппарата, Вт; – коэффициент теплопередачи рабочей поверхности теплообмена, Вт/(м² K); – средний температурный перепад между греющей и нагреваемой водой, ^oС.

Тепловую нагрузку определяют по уравнению теплового баланса аппарата

.

(14)

Из приведённого балансового уравнения может быть найдена температура греющей воды на выходе из теплообменника .

Физические параметры греющей и нагреваемой воды находят по уравнениям теплофизических свойств воды (Приложение 4) или по таблице физических свойств воды (Приложение 5) при средней температуре теплоносителя

.

(15)

Скорости движения теплоносителей определяют по формулам

, ,	(16)
, ,	(17)

где , – наружный диаметр внутренней трубы.

Расчёт коэффициента теплопередачи (K) производят по формуле для плоской стенки, поскольку соотношение диаметров греющей поверхности аппарата значительно меньше 1, 8 ()

,

(18)

где и – коэффициенты теплоотдачи соответственно с внутренней и наружной стороны греющей поверхности, Вт/(м² K).

Коэффициенты и определены из уравнения

,

(19)

где – определяющий геометрический размер, ; – коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/(м K); – критерий Нуссельта.

При подсчёте коэффициента теплоотдачи с внутренней поверхности греющей трубы () использовать формулы:

а) для турбулентного режима движения ()

,

(20)

б) для переходного режима движения ()

,

(21)

при этом, взять из таблицы 3.2.

Таблица 3.2 – Значения поправочного коэффициента K₀ переходного режима

	2, 1	2, 2	2, 3	2, 4	2, 5
	1, 9	2, 2	3, 3	3, 8	4, 4	5, 0	10, 3	15, 5	19, 5		33, 3

в) для ламинарного режима движения ()

,

(22)

Индексы «ж» и «с» означают, что физические константы жидкости взяты соответственно при средней температуре жидкости и средней температуре стенки.

Значения поправочного коэффициента на длину трубы ε _е принять из таблицы 3.3.

Таблица 3.3 – Значения поправочного коэффициента на длину трубы ε _е

ε е	Ламинар ный режим	1, 9	1, 7	1, 44	1, 28	1, 18	1, 13	1, 05	1, 02	1, 0
Турбулентный режим	1, 5	1, 4	1, 23	1, 14	1, 10	1, 08	1, 04	1, 02	1, 0

Для определения коэффициента теплоотдачи с наружной поверхности греющей трубы ( ,  использовать те же формулы по расчёту критерия Нуссельта, вводя дополнительный множитель ).

В качестве определяющего размера (диаметра) в расчётах использовать эквивалентный диаметр, равный:

.

(23)

Используемые в расчётных уравнениях «а», «б», «в» критерии Рейнольдса (), Прандтля () и Грасгофа () определять по формулам:

,	(24)
,	(25)
,	(26)

где – коэффициент объёмного расширения;

g = 9, 81 м/сек² – ускорение свободного падения.

Для каждой схемы включения аппарата средний температурный напор () определять как среднелогарифмический

,

(27)

где и – наибольший и наименьший температурные перепады между греющим теплоносителем и нагреваемой водой.

Расчёт числа секций теплообменника () произвести по формуле

,

(28)

где , м² – площадь греющей поверхности одной секции.

Примерный календарный план выполнения контрольной работы

Выдача задания 1 – 2 недели семестра.

Выполнение контрольной работы 3 – 9 недели семестра.

Проверка контрольной работы 10 – 12 недели семестра.

Доработка при возвращении на доработку 13 неделя семестра.

Защита работы 14 неделя семестра.