Малогабаритные теплообменники. Глава четвертая (стр. 2 )

Определение коэффициента теплоотдачи со стороны воды ах следует начать с расчета числа Рейнольдса.

При средней температуре воды коэффициент кинематической вязкости м2/с. Тогда

Так как Re > 2320, то режим течения воды турбулентный и число Нуссельта определяется критериальным уравнением (4-6).

Рис. 4-6. - Зависимость коэффициента теплоотдачи а2 охладителя со стороны воздуха от скорости воздуха

Из уравнения находим, что

При средней температуре воды : Рг=7,06; Рг0,4= 2,18; Re0,8=(3-104) 0,8=3800; коэффициент теплопроводности воды; и Вт/(м2 0С).

Для трубы длиной 1 м площади поверхностей F1 = 0,0314 м2 и F2 = 0,295 м2. При коэффициенте теплопроводности латунной трубы

и коэффициент теплопередачи kF определяется из уравнения (4-3)

Найдем значения при

При :

;

при

Согласно рис. 4-5 при скорости движения воздуха должны быть равны 2,3 и 8,9 м/с соответственно.

По результатам этого расчета построена в логарифмическом масштабе зависимость коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха от скорости движения воздуха, приведенная на рис. 4-6.

Рис. 4-7. Геометрические размеры расположения труб в охладителе (к расчету гидравлического диаметра со стороны воздуха).

Этим, собственно, заканчивается определение исходных данных, необходимых при расчетах, связанных с поверхностью со стороны воздуха.

Определение значений неизвестных величин в критериальном уравнении (4-8) для числа Нуссельта со стороны воздуха.

Сначала определим число Ref со стороны воздуха. Введем обозначения: A2 – площадь наименьшего сечения каналов для движения воздушного потока; F2–площадь поверхности охлаждения со стороны воздуха с учетом ребер при длине труб 1 м. По данным рис. 4-7 . Как уже было принято в примере 4 2, м2. Обозначим через L расстояние между первым и последним рядами труб (рис. 4-8).

Гидравлический диаметр определяется по формуле, аналогичной формуле (3-75):

В рассматриваемом случае м. Для средней температуры воздуха 500С, при которой проводились измерения, м2/с, Вт/(м 0С) и Рг=0,722.

Число Рейнольдса

Определим число Ref для двух значений скорости воздуха, м/с:

Число Нуссельта

Определим число Nuf при двух значениях a2=81 и 169 Вт/(м2 0С), которые соответствуют значениям скорости воздуха

м/с :

;

Найдем неизвестные С и п в критериальном уравнении (4-8). Для этого используем полученные выше значения чисел Ref и Nuf для Вт/(м2 0С) и значение Рг2/з = 0,807

Рис. 4-9. Зависимость

Рис. 4-10. Оребрение со стороны масла

На основании решения этой системы уравнений находим;

(4-9)

Зависимость величины от числа Рейнольдса Ref построена в логарифмическом масштабе на рис.4-9.

Коэффициент полезного действия внутреннего оребрения

При внутреннем диаметре трубы d, толщине ребра , коэффициенте теплопроводности плоское ребро (рис. 4-10) имеет КПД

(4-10)

где

(4-10а)

С помощью КПД ребра учитывается снижение эффективности поверхности ребра по сравнению с эффективностью поверхности трубы, КПД которой принимается за 100%.

Пример 4-3. Пусть материал ребра – медь, , м м Вт/( м2 0С). Определим КПД ребра и входящую в уравнение (4-3) для коэффициента теплопередачи величину –с оребрением и без оребрения трубы. При длине трубы 1 м. Коэффициент полезного действия ребра согласно (4-10) и (4-10а):

Для оребренной трубы:

Для трубы без оребрения:

Теплотехнический расчет масляно-воздушного охладителя при тепловом потоке 100 кВт

Рис. 4-11. Труба со спирально-проволочным оребрением.

Выбран охладитель, имеющий медные трубы с внутренним оребрением по рис. 4-10. Со стороны воздуха трубы имеют проволочное оребрение в виде двухходовой спирали согласно рис. 4-11. Диаметр труб 10/12 мм; длина каждой трубы 1,94 м; внутреннее оребрение выполнено из медной ленты толщиной 0,3 мм, наружное – из медной проволоки диаметром 0,7 мм. Элементы внутреннего и наружного оребрения припаяны к трубам мягким припоем.

Расчеты для стороны масла

Тепловой поток охладителя Р= 100 000 Вт. Температура масла у входа в охладитель равна 700С, а у выхода из охладителя–  650С. При средней температуре масла 67,50С его удельная теплоемкость с=2050 Дж/(кг 0С) и плотность р= 853,5 кг/м3. /