3.2.1 Определение теплопередачи для горячего теплоносителя (масло в межтрубном пространстве)

Находим площадь поперечного сечения потока м² для кожухотрубчатого теплообменника по формуле

(16)

где – внутренний диаметр кожуха, мм (определяется согласно выбранной компоновке);

– расстояние между трубами с низкими ребрами, мм;

– шаг перегородок, мм;

– шаг труб, мм (определяется согласно выбранной компоновке).

Выбираем количество перегородок [1]

Шаг перегородок B определяем по формуле

(17)

где n – количество зазоров для прохода теплоносителя.

Находим для гладкотрубного пучка зазор между соседними трубами мм

(18)

Определяем массовую скорость , кг/(м²∙с) по формуле

(19)

где – расход теплоносителя, кг/с (определяется из задания).

Находим число Рейнольдса по формуле:

(20)

где – динамический коэффициент вязкости трансформаторного масла, кг/(м∙с). Определяем его из таблицы [3] или из Приложения 1 по средней температуре теплоносителя ;

– эквивалентный диаметр, м.

Эквивалентный диаметр , м для гладких труб определяем по формуле

(21)

Определяем -фактор теплоотдачи. По рисунку 3.4 при найденных значениях и имеем

Рисунок 3.4 – -фактор теплоотдачи для трубных пучков в межтрубном пространстве теплообменников.

По найденным значениям , кг/(м·с) и плотности API определяем комплекс

(22)

где – коэффициент, который находим по рисунку 2 при средней температуре теплоносителя , ^оС и плотности API

– теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг∙^оС).

Теплоемкость теплоносителя , Дж/(кг∙^оС) определяем из [3] или из Приложения 1 по средней температуре теплоносителя , ^оС.

Находим отношение коэффициента теплоотдачи , Вт/(м²∙^оС) и поправочного коэффициента , учитывающего изменение вязкости при изменении температуры из следующих уравнений

(23)

где – поправочный коэффициент, учитывающий изменение вязкости при изменении температуры.

(24)

Следовательно,

(25)

Определяем сопротивление теплоотдачи в кольцевом канале , (м²∙^оС)/Вт

(26)

Сопротивление загрязнения на наружной стороне трубы , (м²∙^оС)/Вт определяется из задания.

Тогда полное внешнее термическое сопротивление , (м²∙^оС)/Вт находим по формуле

(27)

3.2.2 Определение теплопередачи для холодного теплоносителя (вода в трубах)

Определяем площадь проходного сечения трубы , м² по формуле

(28)

где – внутренний диаметр трубы, м.

Находим внутренний диаметр трубы , м по формуле

(29)

где – толщина стенки трубы, м.

Толщину стенки трубы определяем из [1] по наружному диаметру.

Находим площадь поперечного сечения потока на ход м² по формуле

(30)

Находим массовую скорость , кг/(м²∙с) по формуле

(31)

где – расход холодного теплоносителя, кг/с (определяется из задания).

Находим скорость воды в трубах , м/с по формуле

(32)

где – плотность воды, кг/м³.

Определяем плотность воды из таблицы [3] или из Приложения 1 по средней температуре теплоносителя , ^оС.

Определяем число Рейнольдса по формуле

(33)

где – динамический коэффициент вязкости воды, кг/(м∙с).

Определяем его из таблицы [3] или из Приложения 1 по средней температуре теплоносителя , ^оС.

Определяем коэффициент теплоотдачи , Вт/(м²∙^оС) от жидкости к стенке во внутренней трубе.

При найденной скорости движения воды в трубах м/с средней температуре теплоносителя , ^оС и внутреннему диаметру трубы м по рисунку 3.5 находим , Вт/(м²∙^оС).

Рисунок 3.5 – Теплоотдача при вынужденном движении воды в трубах

Термическим сопротивлением стенки трубы можно пренебречь, если оно мало по сравнению с сопротивлением теплоотдачи от масла к стенке.

Определяем сопротивление теплоотдачи на стенке , (м²∙^оС)/Вт по формуле

(34)

Термическое сопротивление слоя загрязнения на внутренней стенке трубы , (м²∙^оС)/Вт определяется из задания.

Суммарное внутреннее сопротивление , (м²∙^оС)/Вт находим по формуле

(35)

Находим термическое сопротивление со стороны труб , (м²∙^оС)/Вт по формуле

. (36)