Теплоотдачи от стенки к воде

 

1. По известному давлению водяного пара находят температуру его конденсации.

2. Определяют большую и меньшую разности температур на концах теплообменника по формулам

;

.

3. Среднюю разность температур определяют по формуле  или по формуле .

4. Среднюю температуру воды в теплообменнике определяют по формуле

.

5. Определяют среднюю скорость жидкости из уравнения расхода:

,

где     S – площадь поперечного сечения внутренней трубы, .

6. Вычисляют значение критерия Рейнольдса по формуле (3.9). Все теплофизические параметры жидкости берут при ее средней температуре.

7. В зависимости от режима движения воды в трубах выбирают расчетную формулу (3.6)–(3.8) для определения критерия Нуссельта.

8. Находят коэффициент теплоотдачи от стенки к жидкости из критерия Нуссельта (3.10); полученное значение коэффициента теплоотдачи сравнивают с литературными данными (ориентировочное значение коэффициента теплоотдачи при вынужденном турбулентном течении в трубах и каналах составляет от 1200 до 5800 ).

Все расчетные величины заносят в таблицу 6.

 

Таблица 6 – Вычисляемые величины

Наименование	Обозначение, размерность	Значение
Разность температур
Средняя разность температур
Средняя температура жидкости
Средняя скорость жидкости	w, м/с
Критерий Рейнольдса	Re
Критерий Нуссельта	Nu
Коэффициент теплоотдачи	,

 

Вариант 3. Расчет КПД теплообменника

 

1. По известному давлению водяного пара находят температуру его конденсации.

2. Определяют большую и меньшую разности температур на концах теплообменника по формулам

;

.

3. Среднюю разность температур определяют по формуле  или по формуле .

4. Среднюю температуру воды (молока или пива) в теплообменнике определяют из уравнения

.

5. Количество тепла, переносимого от пара к воде, находят из уравнения теплового баланса (3.4).

6. Вычисляют коэффициент теплопередачи опытный из
формулы (3.1).

7. Определяют расход греющего пара из уравнения теплового баланса, при этом учитывают степень сухости пара х = 0,95: .

8. Вычисляют значение коэффициента теплоотдачи от пара к наружной поверхности стенки из уравнения (3.14). Все теплофизические характеристики конденсата греющего пара берут при температуре пленки конденсата: .

9. Вычисляют значение критерия Рейнольдса. При расчете среднюю скорость воды определяют из уравнения расхода.

10.  В зависимости от режима движения воды в трубах выбирают расчетную формулу (3.6)–(3.8) для определения критерия Нуссельта.

11.  Находят коэффициент теплоотдачи от наружной отдачи стенки к воде из критерия Нуссельта (3.10).

12.  Рассчитывают термическое сопротивление стенки и загрязнения по уравнениям:

,

где  – толщина стенки ( = 2,5·10^{-3 м} );

 – коэффициент теплопроводности стенки  (  = 46,5 ;

,

где  – толщина загрязненной по одну сторону стенки (  = 0,5 мм);

 – коэффициент  теплопроводности  загрязнений

(  = 2 .

13.  Значение коэффициента теплопередачи определяют из уравнения (3.2).

14.  Используя расчетные значения коэффициента теплопередачи и действительной поверхности теплообмена, определяют возможную тепловую нагрузку аппарата по формуле (3.1).

15.  Определяют КПД теплообменника:

.

Все вычисленные значения заносят в таблицу 7.

 

Таблица 7 – Вычисляемые величины

Наименование	Обозначение, размерность	Значе-ние
Разность температур
Средняя разность температур
Средняя температура жидкости	, 0 С
Тепловая нагрузка аппарата (опытная)	Q, Вт
Коэффициент теплопередачи опытный	К,
Расход греющего пара	D, кг/с
Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке	,
Средняя скорость жидкости	w, м/с
Критерий Рейнольдса	Re
Коэффициент теплоотдачи от стенки к воде	,
Коэффициент теплопередачи расчетный	К´,
Тепловая нагрузка аппарата (опытная)	Q´, Вт
КПД теплообменника	η, %

16.  Определяют лимитирующую стадию переноса тепла и находят пути интенсификации процесса.

Контрольные вопросы

 

1. Теплопередача – это….

2. Коэффициент теплопередачи.

3. Уравнение теплового баланса.

4. Критерий Нуссельта.

5. Теплопередача при конденсации пара.

6. Достоинства и недостатки секционных теплообменников.

7. Критерий Рейнольдса.

8. Методы интенсификации теплопередачи.