3.2.3 Определение термического сопротивления для теплообменника с гладкими трубами

Температуру стенки трубы , ^оС в первом приближении вычисляем по формуле

(37)

При этой температуре определяем из [3] или из Приложения 1 вязкость трансформаторного масла и воды и .

По формуле (24) находим поправочный коэффициент , учитывающий изменение вязкости при изменении температуры.

Находим уточненное значение коэффициента теплоотдачи , Вт/(м²∙^оС) от масла к стенке по формуле

(38)

Находим уточненное значение термического сопротивления теплоотдачи от масла к стенке , (м²∙^оС)/Вт по формуле

(39)

Тогда, полное внешнее термическое сопротивление находим по формуле (27).

Термическое сопротивление со стороны труб находим по формуле (36).

Полное расчетное термическое сопротивление теплопередачи (м²∙^оС)/Вт определяем по формуле

(40)

Принятое значение полного термического сопротивления теплопередачи , (м²∙^оС)/Вт определяем по формуле

(41)

Избыточное термическое сопротивление загрязнения (м²∙^оС)/Вт определяем по формуле

(42)

3.2.4 Потери давления для горячего теплоносителя (масло в межтрубном пространстве)

Определяем коэффициент трения .

По рисунку 3.6 при найденных значениях и находим коэффициент трения .

Рисунок 3.6 – Коэффициенты трения в межтрубном пространстве для пучков с перегородками, имеющими 20%-ные сегментные вырезы и одну уплотняющую полосу на 10 рядов труб

Число раз, которое поток пересекает трубный пучок, .

Находим потери давления охлаждаемой жидкости Па, включая потери на входе или выходе, по формуле

(43)

где – число перегородок;

– количество раз, которое поток пересекает трубный пучок;

– коэффициент трения;

– плотность теплоносителя, кг/м³.

Плотность теплоносителя определяем из таблицы [3] по средней температуре теплоносителя ^оС.

Сравниваем потери давления охлаждаемой жидкости кПа с допустимыми потерями напора, которые даны в исходных данных . Если найденной значение не превышает заданное, то продолжаем расчет.

3.2.5 Потери давления для холодного теплоносителя (вода в трубах)

Определяем коэффициент трения .

По рисунку 3.7 при найденных значениях и находим коэффициент трения .

Рисунок 3.7 – Гидравлическое сопротивление при вынужденном движении жидкостей в трубах

Определяем потери давления нагреваемой жидкости Па, включая потери на входе и выходе, по формуле

(44)

где – число ходов по трубам.

Плотность теплоносителя определяем из таблицы [3] по средней температуре теплоносителя , ^оС.

Потери давления на поворотах Па принимаем равными четырем скоростным давлениям на ход и определяем по формуле

(45)

Полные потери давления в трубах , Па определяем по формуле

(46)

Если полные потери давления в трубах , кПа не превышают допустимые потери напора, которые даны в исходных данных, то продолжаем расчет.

3.3 Расчет теплообменника с низкоребристыми трубами

Условия теплового баланса, действительный температурный напор и средние температуры теплоносителей остаются теми же, что и для случая теплообменника с гладкими трубами.

В первом приближении примем значение коэффициента теплопередачи Вт/(м²∙^оС). Принятое значение в расчете на единицу полной наружной поверхности оребренной трубы с низкими ребрами меньше, чем для гладкой трубы. Это является следствием того, что термические сопротивления с внутренней стороны трубы должны будут умножаться на большие значения отношения площадей наружной и внутренней поверхностей трубы, тогда как все остальные факторы, такие, как скорости и сопротивления загрязнения, остаются теми же.

Средневзвешенная эффективность оребренной поверхности незначительно уменьшает эффективный коэффициент теплоотдачи от потока в межтрубном пространстве к трубе.

Находим площадь поверхности теплообмена , м² по формуле (12)

Согласно данным каталога, выбираем площадь наружней поверхности оребренной трубы [1].

Тогда необходимое число труб находим по формуле (14)

Выбираем компоновочную схему труб [1].

Находим действительную поверхность теплообмена м² по формуле (15)

Уточненное значение коэффициента теплопередачи находим по формуле (12)