Определение коэффициента теплопередачи

При вычислении Q по среднему температурному напору ТОА можно разбить на элементарные объемы (рис.17.6 и 17.7), на границах которых тепловой поток равен нулю (dQ=0).

Рис. 17.6 Схема теплопере-дающей поверхности с выделенной фронтальной площадью элементарного объема единичной длины и характер изменения Т в ребрах и стенке, разделя-ющей каналы

Площади теплопередающих поверхностей

; ;

Индекс «э» означает элементарный объем матрицы, на границах которого  (далее индекс «э» для упрощения записи опускается), индекс «с» - стенка, «р» – ребро, «г» – горячий теплоноситель, «х» – холодный теплоноситель.

 

Рис. 17.7. Элемент трубчато-пластинчатой решетки

Уравнения теплопереноса в элементном объеме :

,                                       (17.2)

,                                     (17.3)

,                                                      (17.4)

.                                                               (17.5)

Здесь  и  - коэффициенты эффективности ребер, учитывающие, что <     и < .

 может быть: ; = + ; ; = + .

Соответствующие значения будет иметь коэффициент теплопередачи К.

Совместное решение уравнений (17.2 – 17.5) дает:

.        (17.6)

При одностороннем оребрении, например, со стороны ХТ (рис. 18.7), и без учета эффективности холодного ребра

;                                          (17.7)

,                                                (17.8)

где К_х, К_г – коэффициенты теплопередачи при расчетных теплопередающих поверхностях со стороны холодного теплоносителя (А=А_х) и со стороны горячего теплоносителя (А=А_г), соответственно;

 - коэффициент оребрения, .

Определение среднего температурного напора

Элементарное количество теплоты, передаваемое от горячего теплоносителя холодному,

, (17.9)

,     (17.10)

,                            (17.11)

где W - полная теплоемкость массового расхода (водяной эквивалент), ;

G – массовый расход теплоносителя, кг/с.

Рис.17.8

В соответствии с рис. 17.8

; .

С учетом выражений (17.9) и(17.10)

; Откуда ,  (17.12)

.                                           (17.13)

Приравнивая правые части выражений (17.11) и (17.12), получим

; ;    , откуда

.

После подстановки выражения n в (17.13) и интегрирования уравнения (17.11) полученные выражения Q приравниваем:

.

Из этого равенства следует выражение среднего температурного напора, который является среднелогарифмическим напором:

.                                                                (17.14)

Выражение (17.14) справедливо как для прямоточного, так и для противоточного ТОА, но численные значения  в противоточном ТОА больше, чем в прямоточном.

Для других схем движения ГТ и ХТ ,

где - поправочный коэффициент; - среднелогарифми-ческий температурный напор в противоточном ТОА.

;   ; .          (17.15)

Величина  определяется по графикам. Для перекрестного ТОА – по графикам рис.18.9.

Рис.17.9  для перекрестноточного ТОА