Гидродинамический расчёт

Алгоритм расчёта

Целью гидродинамического расчёта является определение потери давления горячего и холодного теплоносителя при прохождении через аппарат. Гидродинамическое сопротивление элементов теплообменного аппарата определяется условиями движения теплоносителей и особенностями конструкции аппарата.

Определим сопротивление по потоку выхлопного газа:

, (4.1)

где поперечные потери давления ,

местные потери давления

средняя скорость выхлопных газов

, (4.2)

согласно таблице П.1.6 стр.17 [1] значения коэффициентов:

Необходимо определить число Рейнольдса:

. (4.3)

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства:

, (4.4)

где -периметр смачивания.

Гидродинамическое сопротивление по холодному теплоносителю (по воде):

(4.5)

По числу Рейнольдса определяем режим течения.

Определяем сопротивление по потоку воды:

, (4.6)

Где -потери в трубах,

-потери местного сопротивления,

не должно превышать 2 кПа.

Расчётная часть

Средняя скорость выхлопных газов

Определим сопротивление по потоку выхлопного газа:

где поперечные потери давления

местные потери давления

Эквивалентный диаметр межтрубного пространства:

где .

Число Рейнольдса:

Число Рейнольдса для воды

Вывод: режим течения турбулентный.

Потери в трубах

где

при температуре стенки (по таблицам для воды).

Потери местного сопротивления

, где

Определяем сопротивление по потоку воды

не превышает 2 кПа.

Таблица 4.1 Результаты расчётов.

Наименование	Обозначение	Размерность	Значение
Число Рейнольдса для выхлопных газов		-
Число Рейнольдса для воды		-
Сопротивление по потоку выхлопных газов		кПа	0,67
сопротивление по потоку воды		кПа	1,09
Местные потери давления		кПа	0,061
Поперечные потери давления		кПа	0,61
Потери местного сопротивления		кПа	0,71
Потери в трубах		кПа	0,38

Расчёт теплопередачи после оребрения

Алгоритм расчёта

Целью расчёта является завершение компоновки теплообменника, уточнение расчётов теплопередачи и гидродинамического сопротивления.

Коэффициент теплоотдачи по воздуху незначителен, поэтому необходимо делать оребрение для увеличения этого коэффициента.

Рис 5.1 Схема оребрения

Выбираем параметры ребра из заданных пределов:

Коэффициент теплоотдачи будет равен

, (5.1)

Где - коэффициент теплопроводности для Сталь 10.

-приведенный коэффициент теплоотдачи для воздуха, (5.2)

ε - степень оребрения

(5.3)

Е-степень эффективности рёбер, принимается равной 0,8,

Ψ-поправка на обтекание рёбер, примерно равна 1,

χ-коэффициент межтрубного пространства:

(5.4)

α₁-коэффициент теплоотдачи от воздуха, определяется из критериального уравнения:

; (5.5)

α₂- коэффициент теплоотдачи от воды, определяется из критериального уравнения:

. (5.6)

Число Нуссельта при турбулентном режиме течения в канале(стр.14 [1]):

=1 при

Рис. 5.2 Схема оребрения

Находим свободную площадь газохода с учётом оребрения:

(5.7)

Уточняем значение скорости выхлопных газов после установки рёбер:

(5.8)

Число Рейнольдса для выхлопных газов с учётом оребрения:

(5.9)

Число Нуссельта после оребрения:

, (5.10)

Значения берём из четвёртого раздела.

Уточняем значение степени эффективности рёбер:

, (5.11)

Где -эквивалентная высота для прямоугольных рёбер, коэффициент , Ψ=1-0,058()

Уточняем площадь теплообмена, число рядов труб и высоту теплообменника:

Необходимо учитывать эксплуатационное загрязнение теплообменного аппарата и делать запас по площади.

Затем пересчитываем число рядов труб и уточняем высоту теплообменника.

После установки рёбер изменится гидравлическое сопротивление по воздуху

не должно превышать 2 кПа.

Расчётная часть

Выбираем параметры ребра из заданных пределов:

Число Нуссельта при турбулентном режиме течения в канале(стр.14 [1]):

=1 при

Определяем коэффициент теплоотдачи от воды из критериального уравнения:

Степень оребрения

Коэффициент межтрубного пространства:

Находим свободную площадь газохода с учётом оребрения:

Уточняем значение скорости выхлопных газов после установки рёбер:

Число Рейнольдса для выхлопных газов с учётом оребрения:

Число Нуссельта после оребрения:

Коэффициент теплоотдачи от воздуха, определяется из критериального уравнения:

Приведенный коэффициент теплоотдачи для воздуха

Коэффициент теплоотдачи будет равен

-коэффициент теплопроводности для Сталь 10.

Эквивалентная высота для прямоугольных рёбер

коэффициент