Определение коэффициента теплоотдачи от воздуха к трубам

Приведенный коэффициент теплоотдачи, отнесенный к наружной поверхности условно неоребренной трубы для стандартных алюминие­вых труб с накатанными ребрами при коэффициентах оребрения, равных 9 и 14,6, можно определить из выражения:

где - скорость воздуха в узком сечении пучка труб, м/с; - плотность и вязкость воздуха при средней температуре; и - множители, которые в зависимости от коэффициента оребрения имеют сле­дующие значения: при

=9, =0,83 и =0,5; [23]

Скорость воздуха в узком сечении пучка труб определяется из уравнения расхода:

где - наименьшая площадь сечения межтрубного пространства. При коэффициенте оребрения = 9 и длине труб = 4 м = 5,35 м². [23]

- расход воздуха в м³/с определяется при средней температуре воздуха из уравнения теплового баланса аппарата:

где - температура воздуха на выходе из аппарата принимается на 10-15°С выше конечной температуры охлаждаемой жидкости, но не бо­лее 60°С.

Примем = 60 °С. Тогда

При этой температуре воздух будет иметь следующие свойства: =1,1кг/м³, = 1000Дж/кг·К, =2,1·10^-5Па·с, =0,025 Вт/м·К. [22].

Общий расход воздуха:

Скорость воздуха в узком сечении пучка труб для принятого аппарата

Критерий Прандтля для воздуха

Приведенный коэффициент теплоотдачи от воздуха к трубам

Коэффициент теплоотдачи при конденсации продукта и определение площади поверхности теплообмена в зоне конденсации

Для расчета коэффициента теплоотдачи от паров конденсирую­щейся смеси углеводородов к внутренней стенке горизонтальной трубы воспользуемся уравнением

Так как коэффициент теплоотдачи зависит от перепада темпе­ратур в пленке конденсата , то тепловой расчет должен проводиться методом подбора температуры стенки со стороны кон­денсирующегося пара. Этот расчет сводится к подбору решением уравнения

Примем термические сопротивления загрязнений: от углеводорода =4ּ10^-4 м²ּК/Вт; от воздуха =3ּ10^-4 м²ּК/Вт. Термическое сопро­тивление однослойной алюминиевой стенки =3 мм с теплопровод­ностью =203 Вт/мּК будет равно 0,003/203 = 1,48ּ10^-5 м²ּК/Вт.

При этих данных, с учетом = 20,41 Вт/мּК и = 9 вышепри­веденное уравнение запишется в упрощенном виде:

где

Результаты расчета по этому уравнению с целью подбора q (теплонапряженности или удельной тепловой нагрузки, отнесенной к наружной поверхности условно неоребренной трубы) приведены в таблице 4.2.1.

Таблица 4.2.1.Расчет удельной тепловой нагрузки в зоне конденсации.

63,5	0,5		1,46	62,04	18,54
			5,6	55,4	11,9
			2,46	60,54	17,04

Последняя строчка таблице 4.2.1. показывает хорошую сходимость удельной тепловой нагрузки. Для определения необходимой площади поверхности теплообменника в зоне конденсации примем ее среднее значение

Вт/м²

тогда