2 Расчет температурного режима

В проектируемом газовом теплообменнике температура обоих теплоносителей непрерывно изменяется. Для обеспечения необходимой скорости в межтрубном пространстве принимается сложная схема движения рабочей среды, при этом разность температур на входе и выходе из теплообменного аппарата определяется:

(8)

где и - большая и меньшая разность температур на входе и выходе рабочей среды из аппарата.

Средняя логарифмическая разность температур противоточной схемы определяется:

(9)

В расчетной практике рекомендуется для сложной схемы движения теплоносителей сначала определить среднюю логарифмическую разность температур по формуле (9) как для противотока, так и для прямотока, а затем вносят соответственную поправку , то есть:

(10)

Поскольку, в рассматриваемой схеме движения теплоносителей отсутствуют опытные данные графика, по которым следует выбрать поправку , используя значения , исходя из того, что его величина меньше, чем для противотока с определенной степенью точности принять, что противотока на 10%. Среднюю температуру горячего газа можно определить как среднеарифметическое, тогда

(11)

Средняя разность температур для всех видов движения теплоносителей можно определить как разность средних температур рабочей среды

(12)

Находим среднюю температуру холодного газа

(13)

3 Расчет физических параметров рабочей среды

К физическим параметрам относят: плотность, кинетическую вязкость, удельную теплоемкость и коэффициент теплопроводности .

Исходя из вышеизложенного , определим данные параметры для газовой смеси при средних температурах

Поскольку давление смеси больше атмосферного (0,1 МПа), то при вычислении плотности необходимо учитывать сжимаемость газа, то есть:

кг/ (14)

где - масса газа,

давление

объем газа при нормальных условиях

коэффициент сжимаемости.

Плотность газовой смеси при высоких давлениях определяется с учетом сжимаемости компонентов смеси. Коэффициент сжимаемости определим исходя из свойств аддитивности.

(15)

где - объемные доли компонентов газовой смеси

-коэффициенты сжимаемости компонентов газовой смеси по таблице опытных данных, при соответствующем P и t.

Для данных условиях коэффициент сжимаемости принимается равным:

Плотность газовой смеси находим из уравнения (14)

Также учтем, что средняя удельная теплоемкость при температуре

Определим теперь динамическую вязкость по следующей зависимости

(16)

где - динамическая вязкость соответствующей газовой смеси

- массовая доля.

Используя опытные данные о вязкости всех компонентов газовой смеси, получаем:

(17)

Отсюда находим кинетическую вязкость

(18)

Коэффициент теплопроводности вычислим по формуле

(19)

где к- показатель адиабаты

(20)

Если считать газовую смесь двухатомным газом, то по количеству преобладают Тогда

Число Прандтля учитывающее физические свойства теплоносителя определим по следующей зависимости:

(21)

=

Теперь все рассчитаем для холодного газа:

Плотность газовой смеси находим:

Средняя удельная теплоемкость при температуре , то

Определим динамическую вязкость по следующей зависимости:

Отсюда вычислим кинематическую вязкость

Коэффициент теплопроводности приблизительно вычисляется по формуле (19), тогда

Число Прандтля определим по следующей зависимости

Полученные данные результаты заносим в таблицу 4.

Таблица 4 Расчетные параметры смеси газа

Параметры	Горячего газа	Холодного газа
1. Температура
2.
3.
4.
5.
6.
7.