ТЕПЛОВИЙ І ГІДРАВЛІЧНИЙ РОЗРАХУНОК ТЕПЛООБМІННИХ АПАРАТІВ
Завданням теплового розрахунку є визначення необхідної площі поверхні нагріву водопідігрівача при заданій тепловій продуктивності, конструкції та відомих температурах гріючого і нагрівається середовищ на вході у водопідігрівач і на виході з нього.
Площа поверхні нагріву, м2, визначають за формулою
Де Q-теплова продуктивність, Вт; К - коефіцієнт теплопередачі, Вт / (м2Х Х ° С); Д/ср-середня різниця температур теплоносія, що гріє і нагрівається, °С.
Зміна температур теплоносіїв при їхньому русі вздовж поверхні нагріву відбувається нелінійно. Враховуючи це, середню різницю температур слід визначати за логарифмічною формулою:
Коефіцієнт теплопередачі водопідігрівачів визначається за виразом:
До ____________ М;________
Для води визначається її температурою і його можна подати у вигляді квадратичної залежності від середньої температури води:
0,023 о. Др.4 = 1430 + 23,3 / СР - 0,048.
Тоді вираз коефіцієнта тепловіддачі конвекцією від потоку води до стінки трубки при турбулентному режимі записується так:
А = (1430 + 23,3 гср - 0,048 t) -^Т". '(3.20)
У пароводяних підігрівачах при контакті пари, що гріє, з відносно холодними стінками трубок відбувається конденсація пари і в результаті у поверхні трубок утворюється конденсатна плівка, що являє собою основний термічний опір при тепловіддачі від пари, що гріє, до стінок трубок. Товщина плівки конденсату залежить від критеріїв Ga, Рг і К. Критерій Галілея Ga = gH3/v2Konn показує співвідношення сил тяжіння і тертя в плівці конденсату. Критерій Прандтля Рг характеризує фізичні властивості рідини, критерій Кутателадзе К=>*/(сД*) враховує зміну стану пари намежі переходу у рідку фазу. У виразах для критеріїв використані такі позначення:
G - прискорення вільного падіння, м/с2; Я - висота стікання конденсату, м; г - прихована теплота конденсації при температурі та тиску насичення, Дж/кг; с - Питома теплоємність конденсату, Дж/(кг-°С); At-різниця температур конденсат - ної плівки на поверхні, що стикається з парою, і у трубки, ° С
При ламінарному режимі течії плівки конденсату горизонтальними трубками була отримана наступна залежність:
Nu = 0,72 (Ga Рг К)0"25.
Підставляючи в критеріальне рівняння виразу для критеріїв і вирішуючи його щодо аКовд, отримуємо
Де аконд - коефіцієнт тепловіддачі при конденсації водяної пари, Вт/(м2-С); рконд - густина конденсату при температурі насичення, кг/м8; гКовд - кінематична в'язкість конденсату при температурі насичення, м2/с; dn - зовнішній діаметр трубки, м; /нас-температура насичення при тиску пари на вході в підігрівач, °С, tCT - температура стінки трубки, °С.