Расчет теплообменника типа «труба в трубе»

Количество передаваемой теплоты Q в теплообменнике:

,

гдеG₂ – расход нагреваемой среды,кг/с; С_Р – теплоемкость нагреваемой среды, Дж/(кг ⁰С); , – температура нагреваемой среды на входе и выходе теплообменника, ⁰С.

Температура греющей среду t^’’_ж1 на выходе теплообменника:

,

где t’_ж1 – температура греющей среды на входе теплообменника,⁰С;G1 – расход греющей среды,⁰С.

Средняя температура греющей среды:

.

Плотность греющей среды (воды):

.

Коэффициент кинематической вязкости греющей воды:

.

Коэффициент теплопроводности греющей воды:

.

Число Прандтля по температуре греющей воды

.

Средняя температура нагреваемой воды:

.

Плотность нагреваемой воды:

.

Коэффициент кинематической вязкости нагреваемой воды

.

Коэффициент теплопроводности нагреваемой воды:

.

Число Прандтля по температуре нагреваемой воды

.

Скорость движения греющей воды:

,

где d₁ – внутренний диаметр внутренней трубы, м.

Скорость движения нагреваемой воды:

,

где D – внутренний диаметр внешней трубы, м; d₂ – внешний диаметр внутренней трубы, м.

Число Рейнольдса для потока греющей воды:

Т.к. Re_ж1 > 2300,то режим турбулентный.

В первом приближении значениетемпературы стенки:

.

Число Прандтля по температуре стенки:

.

Число Нуссельта равно:

,

где Рr_ж1 – число Прандтля по температуре греющего потока; Рr_с1 – число Прандтля по температуре стенки внутренней трубы.

Коэффициент теплоотдачи от греющей среды к стенке трубы:

.

Число Рейнольдса для потока нагреваемой воды

где .

Принимаем в первом приближении температуру стенки со стороны нагреваемой среды:

,

тогда число Прандтля по температуре стенки:

.

Число Нуссельта со стороны нагреваемой воды [2]:

Коэффициент теплоотдачи от стенки к нагреваемой среде:

Коэффициент теплопередачи:

,

где – толщина стенки внутренней трубы, м.

Наибольший температурный напор:

.

Наименьший температурный напор:

.

Отношение ,значитcредний температурный напор расчитывается как среднее логарифмическое двух температур:

.

Плотность теплового потока:

.

Площадь поверхности нагрева:

Число секций равно:

.

Температура стенки трубы со стороны греющей воды:

.

Для этой температуры число Прандтля:

.

Уточненное значение поправки:

.

Принятое значение поправки:

.

Т.к. уточненное значение поправки меньше за принятое на 2,7%, то считаем, что совпадение точное и второе приближение не нужно.

Температура стенки со стороны нагреваемой среды:

Для этой температуры число Прандтля:

.

Уточненное значение поправки:

.

Принятое значение поправки:

.

Т.к. уточненное значение поправки меньше за принятое на 2,6%, то считаем, что совпадение точное и второе приближение не нужно.

Таким образом, площадь поверхности нагрева S»1,25 м² и число секций n» 6.