Розрахунок тепловіддачі зі сторони охолоджуваного середовища

Тепловіддача при вимушеному русі рідини в трубах та каналах. Коефіцієнт тепловіддачі зі сторони холодоносіїв визначається за рівняннями (8. )–(8. ) залежно від характеру руху рідини та виду поверхні теплообміну. Значення коефіцієнтів В для розсолів та рідких робочих речовин наведено в табл.9.4 та 9.5.

Таблиця 9.4. Значення коефіцієнта В для розсолів

Розсіл	Густина розсолу при 15 °С	Температура розсолу, ts, °C
		0	-5	-10	-15	-20	-30
NaCl	1060	1410	1280	–	–	–	–
	1120	1310	1190	1070	–	–	–
	1175	1200	1065	960	865	795	–
CaCl2	1130	1240	–	1000	–	–	–
	1200	1060	–	875	–	695	–
	1250	935	–	762	–	620	528
	1286	845	–	684	–	560	459

Таблиця 9.5. Значення коефіцієнта В для робочих речовин

Робоча речовина	Температура, °C
	-30	-20	-10	0	10	20	30
Аміак	2200	2235	2275	2320	2365	2390	2410
R11	–	–	–	570	580	586	590
R12	637	650	660	665	666	666	664
R22	786	776	764	750	734	716	695

Тепловіддача при вимушеному русі рідини вздовж пластини. Середній коефіцієнт тепловіддачі при вимушеному русі рідини вздовж пластини для ламінарного та турбулентного шарів визначається відповідно за рівняннями:

; . (9.30); (9.31)

Визначальним розміром під час визначення Re приймається довжина пластини l₀ в напрямку потоку. Перехід від ламінарного до турбулентного руху проходить при .

Для повітря при t=-50÷50 °C рівняння (9.30) та (9.31) набувають вигляду:

, ,

де t_p – середня температура потоку, °С; – швидкість руху потоку, м/с.

При використанні рівнянь (9.30) та (9.31) вплив на тепловіддачу поправки не враховується.

Тепловіддача стікаючої плівки розчинів солей. При зрошенні труб розчинами солей коефіцієнт тепловіддачі визначається за рівняннями відповідно для бромистого та хлористого літію:

; (9.32)

. (9.33)

де t_p – температура рідини, °С; – концентрація розчину; Г_l – густина зрошення, кг/(м∙с). Рівняння справедливі при ξ=0÷0,635; Г_l=0,0832÷0,583 кг/(м∙с), t_p=35÷55 °С; d_зов=16÷45 мм.

Тепловіддача за природної конвекції. У випадку природної конвекції в необмеженому об’ємі середній коефіцієнт тепловіддачі визначається за рівняннями:

для горизонтальної труби при

; (9.34)

для вертикальної стінки чи труби (ламінарний режим)

; (9.35)

де с=0,75 при Q/F=const і с=0,55 при t_ст=const;

при (перехідний та турбулентний режими)

. (9.36)

Для зручності розрахунків рівняння (9.34)–(9.36) можуть бути подані так:

; ; ,

де – різниця температур стінки та охолодного середовища, °С; Н – висота труби чи стінки, м.

Значення коефіцієнтів А₁, А₂, А₃ для повітря наведено в таблиці 9.6.

_{Таблиця 9.6. Значення коефіцієнтів А1, А2, А}3

Коефіцієнти	Температура повітря, °C
	-50	-20	0	20	50
А1	1,38	1,34	1,31	1,26	1,22
А2 при Q/F=const	2,08	2,0	1,98	1,88	1,84
А2 при tст=const	1,535	1,46	1,44	1,4	1,35
А3	2,15	2,02	1,87	1,74	1,64

Для горизонтальних труб діаметром 38-57 мм з круглими спіральними витими ребрами висотою 40–50 мм та кроком 36 мм

. (9.37)

Променевий теплообмін. Цей вид теплообміну на практиці на практиці завжди супроводжується конвекцією. За звичайне, під час розрахунку теплообміну в апаратах холодильних машин, цим вилом теплообміну нехтують. Однак при малих значеннях коефіцієнтів конвективної тепловіддачі (наприклад для камерних батарей) доля теплоти випромінюванням може становити 40–50% і її необхідно враховувати.

Загальний коефіцієнт тепловіддачі в цьому випадку визначається за формулою

, (9.38)

де , (9.39)

– приведена степінь чорноти системи, яка складається з двох тіл; φ – коефіцієнт опромінення.

Приведена степінь чорноти системи для тіл, які добре поглинають променеву енергію , визначається як добуток степені чорноти поверхні теплообмінного апарата ε₁ на степінь чорноти стін приміщення ε₂, в якому встановлено апарат.

Конвективний коефіцієнт тепловіддачі визначається за рівняннями (9.34)–(9.37). Коефіцієнт випромінювання поверхні абсолютно чорного тіла С₀=5,67 Вт/(м²К⁴); для зволоженої металевої поверхні – 5,46 Вт/(м²К⁴). Коефіцієнт опромінення φ залежить від конфігурації поверхні теплообміну. Для одиночної гладкої труби φ=1, для батареї значення φ наведено в таблиці 9.7.

Для ребристої труби через взаємне затінення та екранування ними труби φ₁<1. Коефіцієнт φ₂ враховує вплив кількості рядів труб на тепловіддачу. Загальний коефіцієнт опромінення φ= φ₁ φ₂. Значення коефіцієнтів φ₁ та φ₂ наведено на рис.9.3.

Таблиця 9.7. Значення коефіцієнта φ для гладкотрубних батарей

Батареї	φ при s/d
	1	2	3	4	5	6
Однорядна	0,63	0,82	0,87	0,9	0,91	0,92
Дворядна	0,31	0,52	0,63	0,7	0,74	0,77

Рис.9.3. Залежність коефіцієнтів опромінення від відношення

геометричних розмірів пучка труб