Тепловой расчет воздухоохладителя

По I-d диаграмме влажного воздуха определяются параметры воздуха на входе и выходе из воздухоохладителя и рассчитывается тепловлажностное отношение

 

e=(i₁-i₂)/(d₁-d₂), кДж/кг.

 

На I-d диаграмме влажного воздуха строится процесс изменения состояния воздуха. Процесс изменения состояния воздуха в I-d диаграмме показан на рисунке 19.2. Температура холодной поверхности определяется по I-d диаграмме влажного воздуха, исходя из начальной температуры воздуха t1 и полученного значения тепловлажностного отношения e. По справочным данным (Приложение 43) выбирается тип воздухоохладителя и характеристика теплопередающей поверхности: трубы стальные с насадными пластинчатыми ребрами, коридорное расположение труб в пучке; диаметр трубы, м: наружный dн, внутренний dвн, шаг ребер sр, толщина ребер dр; шаг труб в пучке, м: по фронту s1, в глубину s2.

Рассчитывается число Нуссельта по формуле:

 

Nu_ж=сRe_жⁿ(L/d_э)^m,

 

где эквивалентный диаметр d_э=[2(s₁-d_н)(s_р-d_р)]/[(s₁-d_н)+(s_р-d_р)], м; критерий Рейнольдса Re_ж=ωd_э/n; длина поверхности в направлении потока воздуха (при принятом числе рядов труб в направлении потока воздуха а) L=s₂a, м;  показатели степеней n=0,45+0,0066(L/d_э), m=-0,28+0,08(Re_ж/1000).

.

 

 

                                                                                              

Рисунок 26.2 - Процесс изменения состояния воздуха в I-d диаграмме

 

Коэффициент конвективной теплоотдачи со стороны сухого воздуха при t₁ рассчитывается по формуле.

a_к=Nu_жλ/d_э , (м²·К).

Условный коэффициент теплоотдачи от влажного воздуха

a_усл=1/[1/(a_к·ξ)+R_ин+R_конт], Вт/(м²·К),

где коэффициент влаговыпадения (при t_w) ξ=1+2880(d₁-d₂)/(t₁-t₂); термическое сопротивление инея R_ин=d_ин/λ_ин, (м²·К)/Вт, а сопротивление контакта ребер с трубками R_конт принимается на основании опыта проектирования, (м²·К)/Вт.

    

Условный коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха, приведенный к внутренней поверхности трубы рассчитывается по формуле:

    

a_пр.вн=a_усл [E_рF_p/F_ор+(1-F_p/F_ор)] F_оp/F_вн , Вт/(м²·К),

 

где коэффициент эффективности ребра E_р=th(mh’)/(mh’),

здесь параметр , 1/м, λ_р, Вт/(м²·К) – коэффициент теплопроводности ребра из алюминия. h’ -  условная высота прямоугольного ребра h’=0,5d_н(ρ’-1)(1+0,805lgρ’) при ; площадь поверхности ребер F_р=2(s₁s₂-πd_н²/4)(1/s_р), м²/м; наружная площадь поверхности F_ор=F_р+F_мр, м²/м, площадь поверхности межреберных участков F_мр=πd_н(1-d/s_р), м²/м; внутренняя площадь поверхности F_вн=πd_вн , м²/м.

        

Плотность теплового потока со стороны воздуха, отнесенного к внутренней поверхности

q_Fвн=a_пр.вн(t_ср-t_w), Вт/м²,

 

где t_ср – средняя температура воздуха, ^оС.

Площадь теплопередающей поверхности определяется по формуле:

 

F_вн=Q_0об’/q_Fвн , м²,

где Q_0об’= Q_0об/9.

Расход воздуха через воздухоохладитель рассчитывается по формуле:

 

G=Q_0об’/(i₁-i₂), кг/c.

 

Живое сечение воздухоохладителя (ρ выбирается при t₁) определяется по формуле:

 

F_ж=G/ωρ, м².

 Площадь поверхности теплообмена одной секции при размещении в глубину рассчитывается по формуле:

 

F_вн'=F_жπd_вн/[s₁-(d_н+2dh'/s_p)], м².

Число параллельных секций определяется по формуле:

 

z=F_вн/F_вн'       

Число параллельных секций принимается целым.