Главная Процесс переноса теплоты



Для практических расчетов можно рекомендовать следующую формулу:

k - Авд ;

здесь

tl=l--

(19-55)

(19-56)

к измеряется в Дж/(м2-К-период).

Фактор u/ti в уравнении (19-55) указывает иа ухудшение, которое претерпевает идеальный коэффициент теплопередачи вследствие недостаточных теплопроводности и аккумулирующей способиости насадки

регенератора. Этим отношением будет характеризоваться коэффициент полезного действия поверхности нагрева. Следовательно,

1,0. 0,8 СБ

О ол 0.8 1,2 1,6 г,о гл 2,8 з,г з,б ил .8

Рис. 19-6, К вычислению функции и. 2.2 г.


D,if cs 1,г 1,6 2,0 z,ii г,8 з,г з.б ,,0 4,8 s,z

Рис. 19-7. К вычислению функции ч. 458

Чио, = - (19-58)

1п„в = . 09-59)

Величина и является только функцией комплексов 2aiTi/c6p и (A-fti-t--l-Uft>)/(ii-ti), а величина и -только функцией параметров 2aiTi/c6p п Г].

В указанных безразмерных параметрах:

ai - коэффициент теплоотдачи в период нагревания; Т) - продолжительность периода нагревания; с - удельная теплоемкость; б - толщин а п асадки; р - плотность насадки; Д©2= = tz-Vm - изменение тем-



пературы вторичного теплоносителя на входе; т]-коэффициент использования насадки; AOi=fi-Im - изменение температуры первичного теплоносителя на входе.

Таким образом, можно записать:

Зависимости (19-60) и (19-61) представлены на рис. 19-6 и 19-7 в виде семейства кривых.

Таким образом, на основании изложенной методики по уравнениям (19-55), (19-56) и (19-57) можно вычислить коэффициент теплопередачи для любого регенератора.

Дальнейший расчет регенераторов производится по формулам, выведенным ранее для рекуперативных теплообменных аппаратов.

Глава двадцатая

ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

20-1. ЗАДАЧИ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

Между теплопередачей н потерей давления существует тесная физическая и экономическая связь. Чем больше скорости теплоносителей, тем выше коэффициент теплопередачи и тем компактнее для заданной тепловой производительности теплообменник, а следовательно, меньше капитальные затраты. Но при этом растет сопротивление потоку и возрастают эксплуатационные затраты. При проектировании теплообменных аппаратов необходимо решать совместно задачу теплообмена и гидравлического сопротивления и найти наивыгоднейшие характеристики.

Основной задачей гидромеханического расчета теплообменных аппаратов является определение величины потери давления теплоносителя при прохождении его через аппарат. Так как теплообмен и гидравлическое сопротивление неизбежно связаны со скоростью движения теплоносителей, то последняя должна выбираться в некоторых оптимальных пределах, определяемых, с одной стороны, стоимостью поверхности теплообмена аппарата данной конструкции, а с другой - стоимостью 1 затрачиваемой энергии прн эксплуатации аппарата.

Гидравлическое сопротивление в теплообменных аппаратах определяется условиями движения теплоносителей и особенностями конструкции аппарата.

Гидравлическое сопротивление в теплообменных аппаратах определяется условиями движения теплоносителей и особенностями конструкции аппарата.

Из сказанного следует, что данные гидромеханического расчета являются важным фактором в оценке рациональности конструкции теплообменных аппаратов.

30» 459



20-2. ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА

Опыты указывают на то, что даже в самых простых теплообменных аппаратах структура потока теплоносителя очень сложна. В силу этого в подавляющем большинстве случаев гидрав-чическое сопротивление в теплообменных аппаратах можно рассчитать только приближенно.

В зависимости от природы возникновения движения гидравлические сопротивления движению теплоносителей различают как сопротивления трения, которые обусловлены вязкостью жидкости и проявляются лишь в местах безотрывного течения, и м е с т и ы е с о п р о-тивления. Последние обусловливаются различными местными препятствиями движению потока (сужение и расширение канала, обтекание препятствия, повороты и др.). Сказаипое справе.чливо для изотермического потока, однако если движение теплопосптеля происходит в условиях теплообмена и аппарат сообщается с окружающей средой, то будут возникать дополнительные сопротивления, связанные с ускорением потока вследствие неизотермичности, н сопротивление самотягп. Сопротивление самотяги возникает вследствие того, что вынужденному движению нагретой жидкости иа нисходящих участках канала противодействует подъемная сила, направленная вверх.

Таким образом, полный напор, необходимый при движении жидкости или газа через теплообменник, определится формулой

Др=2;Арп.т+2;Дрм.с-Ь2Дру-ЬЕАрг, (20-1)

где 2Дрп.т - сумма сопротивления треиия на всех участках поверхностн теплообмена (каналов, пучков труб, стенок н др.); ЕДрм.с-сумма потерь напора в местных сопротивлениях; S&py - сумма потерь напора, обусловленных ускорением потока; ЕДрс - суммарная затрата напора на преодоление самотяги; Др измеряется в паскалях.

Так как природа возиикиовення составляюших сопротивлений в формуле (20-1) различна, то и расчет их ведется раздельно. Потери давления на преодоление сил трения прн течении несжимаемой жидкости в каналах иа участке безотрывного движения в общем случае рассчитываются по формуле

ДРп., = 4-. (20-2)

где I - полная длина канала; d - гидравлический диаметр, который в общем случае найдется как d=4f/« (/-поперечное сечение канала; и - периметр поперечного сечения); р н w - средняя плотность жидкости или газа в канале, кг/м и средняя скорость, м/с; -коэффициент сопротивления трения; он является безразмерной величиной, характеризующей соотношение сил трения и инерционных сил потока. Коэффициент сопротивления остается постоянным для каналов с />-30d, в случае /<30d необходимо учитывать изменения его на входном участке капала; Дрп.т измеряется в паскалях.

Коэффициент сопротивления трения завнснт от рен<и-ма движения потока и поэтому при ламинарном и турбулентном течении определяется по-разному. Закономерности движения потока рассматриваются в различных курсах гидравлики н гидроаэродинамики, например в работах {Л. 184, 202]. В настоящей главе мы ограничимся краткими данными, необходимыми для расчета сопротивления трения.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 [152] 153 154 155 156 157 158 159 160 161


0.0118