Малогабаритные теплообменники. Глава четвертая (стр. 5 )

Тогда безразмерная величина

Из кривых рис. 4-16 следует, что и. Перепад статического давления на входе согласно (4-13а):

Па.

Знак «+» указывает, что статическое давление на этом участке падает. Перепад статического давления на выходе согласно (4-136):

Па.

Знак «–» указывает, что статическое давление на этом участке возрастает.

Теперь определим потери давления на трение в трубах.

При средней температуре стенки, равной 67,5–8,5=590С, Prw = 96,7.

При средней температуре масла в охладителе 67,50С:

м2/с; ; ; кг/ м3.

Число Грасгофа:

Число Рейнольдса:

Коэффициент сопротивления трения согласно (4-15а):

При длине труб для обоих ходов масла l = 2-1,94 м потери давления на трение в трубах согласно (4-15):

Па

Полное падение статического давления в охладителе со стороны масла согласно (4-16):

Па

Рис. 4-18. Изменение статического давления со стороны масла в масляно-воздушном охладителе на 100 кВт.

Кривая изменения статического давления со стороны масла в масляно-воздушном охладителе на 100 кВт показана на рис. 4-18.

Изменение статического давления со стороны воздуха

Если считать полное давление на входе в охладитель заданным, то перепад статического давления со стороны воздуха теоретически может быть определен как сумма четырех слагаемых.

Первое слагаемое – это перепад давления на входе в охладитель, включающий в себя падение давления, вызванное внезапным уменьшением сечения и увеличением скорости в суженном сечении, и местные потери давления, характеризуемые коэффициентом местного сопротивления .

Второе слагаемое – это падение давления, обусловленное работой, затрачиваемой на ускорение циркулирующего потока воздуха при его нагреве и расширении в охладителе. Этот процесс объясняется следующим образом. Воздух входит в охладитель по круглой трубе со средней скоростью . Предполагается, что режим его течения ламинарный. Во входном сечении трубного пучка профиль распределения скоростей воздуха изменяется, так как движущийся в трубе поток разбивается на множество мелких струй воздуха, имеющих параболический профиль распределения скоростей и сохраняющих первоначальную среднюю скорость . Это изменение профиля распределения скоростей требует затраты работы, равной кинетической энергии потока воздуха, имеющего всюду внутри сечения скорость . Вторая часть работы, затрачиваемая на ускорение, обусловлена преобразованием струй воздуха, имеющих параболическое распределение скоростей и движущихся со средней скоростью , в новые струи, имеющие также параболическое распределение скоростей, но движущиеся со средней скоростью w2. Этим объясняется наличие во втором члене приведенной ниже формулы (4-17) множителя два.

Третье слагаемое – это потери давления на трение воздуха. В справочниках значения коэффициента сопротивления трения задаются по данным экспериментов для различных типов оребрения труб как функция Re.

Рис. 4-19. Изменение статического давления со стороны воздуха масляно-воздушном охладителе.

Четвертое слагаемое – это перепад давления на выходе из охладителя, включающий в себя повышение давления, вызванное внезапным увеличением сечения и уменьшением скорости в увеличенном сечении, и местные потери давления, характеризуемые коэффициентом местного сопротивления .

Таким образом, полный перепад статического давления со стороны воздуха может быть определен, исходя из сказанного, по следующей формуле:

(4-17)

где и – плотность и скорость воздуха у входа в охладитель в сечении, обозначенном на рис. 4-19 цифрой 1: – плотность воздуха у выхода из охладителя в сечении, обозначенном на рис. 4-19 цифрой 2, определяемая при температуре воздуха у выхода из охладителя; – средняя плотность воздуха в охладителе, определяемая при температуре, получаемой через логарифмическую разность температур масла и воздуха в охладителе.

При расчёте значений плотности воздуха необходимо учесть, что и относятся к давлениям и , меньшим, чем .

Для масляно-воздушного охладителя на 100 кВт имеется полученная экспериментальным путем зависимость , которая позволяет по числу Re определить полный перепад статического давления со стороны воздуха, Па:

(4-18)

Температура воздуха на входе в охладитель .

Средняя температура воздуха в охладителе

При : м2/с. Примем, что м/с.

Тогда средняя скорость воздуха в охладителе:

м/с

Выше было определено, что м. Число Re:

Полный перепад статического давления со стороны воздуха согласно (4-18):

Па

Следующим этапом проектирования охладителя является выбор насоса и вентилятора, исходя из условия, чтобы они обеспечивали желаемый расход масла и воздуха при найденных значениях падений статического давления.

Мощность двигателей насоса и вентилятора

В номинальном режиме мощность двигателя насоса

где– к. п. д. насоса;– к. п. д. двигателя насоса;

– падение статического давления со стороны масла; – средняя плотность масла; Go – массовый расход масла.

Пусть ;; Па; кг/м3; GO==9,75 кг/с.

Тогда согласно (4-19)

Вт

Суммарная мощность двигателей двух вентиляторов

где – к. п. д. вентилятора; – к. п. д. двигателя вентилятора; – полное падение статического давления со стороны воздуха; – средняя плотность воздуха; – массовый расход воздуха;

– падение статического давления воздуха на входе в вентилятор; – полное падение статического давления воздуха в охладителе, определяемое по формуле (4-18).

Пусть ;; Па; Па; кг/ м3;. Тогда

Вт