Меню раздела

Характеристики некоторых охладителей


Достижение высоких значений вышеприведенных коэффициентов, а также повышение долговечности и надежности охладителей в первую очередь связаны с правильным выбором скоростей и направления движения теплоносителей. При этом руководствуются следующими соображениями. Внутри труб легче достигается повышенная скорость жидкости, и поэтому в «жидкости о-жидкостных» теплообменниках теплоноситель с меньшим коэффициентом теплоотдачи или малым расходом целесообразнее направлять в трубы. В газожидкостных теплообменниках обычно жидкость подают в трубы, а газ - в меж-трубное пространство. Загрязненный теплоноситель следует также направлять в трубы, а чистый-в межтрубное пространство, так как внутреннюю поверхность труб, особенно прямых, очистить легче. Коррозионно-активные жидкости подают в трубы. В этом случае только для коллекторов, крышек и для труб применяют коррозионно-стойкий материал или покрытие, так как наиболее важный узел-корпус теплообменника-коррозии не подвергается. Теплоноситель с повышенным давлением и температурой предпочтительнее направлять в трубы, что препятствует возникновению больших механических и температурных напряжений в корпусе теплообменника.
В практике используют два типа тепловых расчетов теплообменников-конструктивный и поверочный. Конструктивный тепловой расчет выполняют при проектировании новых теплообменников для определения площади поверхности теплообмена, обеспечивающей необходимый теплосьем при заданных температурах и расходах теплоносителей. При проведении конструктивного расчета исходя из опыта эксплуатации существующих охладителей или на основании опытно-конструкторских разработок и проведенных испытаний предварительно выбирают тип охладителя, его конструктивную схему, схему относительного движения теплоносителей, материалы для изготовления отдельных элементов. Кроме того, задаются некоторыми параметрами: характерными размерами теплопередающей поверхности (например, диаметром труб и размерами ребер, формой и размерами пластинчатых теплообменных поверхностей); скоростью движения теплоносителей, участвующих в теплообмене; ориентировочными значениями коэффициентов гидравлического сопротивления; входными и выходными температурами теплоносителей и т.п.
Поверочные тепловые расчеты, как правило, проводят в тех случаях, когда необходимо выяснить возможность использования уже имеющихся охладителей в условиях, отличных от расчетных. В результате поверочного теплового расчета определяют характеристики теплопередачи и конечные температуры теплоносителей, участвующих в теплообмене. При этом конструкция и поверхности охлаждения теплообменника известны.
При конструктивном расчете наибольшие затруднения вызывает определение коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления для каждого теплоносителя, зависящих как от теплофизических свойств теплоносителя и режима его течения, так и от формы и размеров теплообменных поверхностей.
Это соотношение применимо также для расчета теплоотдачи и в плоских трубах, однако вместо диаметра Л в формулу следует подставлять ширину канала Ь. Определяющей температурой
Определяющий размер-диаметр <1Э, определяющая температура-средняя арифметическая температура теплоносителя в трубе.
При турбулентном режиме течения в «технически гладкой» трубе (Кеж = 104 4- 5 > 106 и Ргж = 0,6 4- 2500).
Определяющая температура-средняя арифметическая температура теплоносителя в трубе, определяющий размер-эквивалентный диаметр Лэ = 4//П (где /-площадь поперечного сечения канала; Я-его полный периметр, независимо от того, какая часть этого периметра участвует в теплообмене).
Для случаев поперечного омывания потоком трубных пучков с гладкими трубами и трубами с различными типами оребрения используют следующие расчетные уравнения.
В приведенных формулах Ит-глубина гофра; 5-шаг между гофрами (по ходу воздуха); е-ширина гофра; гр-число рядов труб по ходу воздуха. Определяющим является размер Ъ, определяющей температурой-средняя арифметическая температура потока. Расчетную скорость определяют в сжатом сечении между трубами и пластинами.
Применение оребрения на той стороне поверхности трубы, где коэффициент теплоотдачи меньше, позволяет увеличивать теплоотвод при высоких значениях коэффициентов компактности и использования объема трубного пучка. Обычно полагают, что оребрение целесообразно, если
2/В1 = 2Хр/Ш>5, где В(- критерий Био; Хр-коэффициент теплопроводности реб-ра.
При использовании оребренных поверхностей выражение для определения коэффициента теплопередачи, отнесенного к площади наружной поверхности труб, имеет вид, где аНЛ1р- приведенный коэффициент теплоотдачи для межтруб-ного пространства, учитывающий теплопроводность материала ребра, неравномерность распределения температуры по поверхности ребра и его геометрические характеристики; Дсх- термическое сопротивление стенки оребренной трубы.
д - наружный диаметр условной гладкой трубы, имеющей при том же внутреннем диаметре такое же термическое сопротивление, как и оребренная труба; для труб, оребренных винтовой накаткой, й' равен диаметру заготовки.
Приведенный коэффициент теплоотдачи апр равен отношению удельного теплового потока к разности средних температур поверхности, несущей оребрение, и охлаждающей среды. С коэффициентом теплоотдачи ос при конвективном теплообмене, определенным для каждого типа поверхности по приведенным выше формулам, приведенный коэффициент теплоотдачи апр связан следующими соотношениями.