книги / Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.-1

У капельных жидкостей с возрастанием температуры величина

ждении Pr/PrCT < 1. На этом основании при проектировании теп­ лообменников в расчете коэффициентов теплоотдачи для нагрева­ ющихся жидкостей можно принимать (Рт/Рг^)0»25 = 1, допуская небольшую погрешность в сторону уменьшения коэффициента теп­ лоотдачи, т. е. в сторону запаса. Для охлаждающихся жидкостей, когда Рг/Ргст S? 0,5, с достаточной точностью можно принимать среднее значение (Рг/Ргсг)0*25, равное 0,93.

7. Во многие критериальные уравнения конвективной теплоот­ дачи входит множитель (Рт/Рг^)0’25, учитывающий направление теплового потока и близкий к единице, когда температуры жид­ кости и стенки не сильно отличаются. При вычислении критерия Ргст значения физико-химических свойств жидкости надо брать по температуре стенки.

Для газов Pr/PrCT = 1 как при нагревании, так и при охла­ ждении, поскольку для газа данной атомности (при невысоких давлениях) критерий Рг является величиной приблизительно постоянной, не зависящей от температуры и давления.

Приближенные значения критерия Рг для газов, рекомендуе­ мые для расчетов:

8. Теплоотдача при развитом турбулентном течении в прямых трубах и каналах (Re > 10 000).

Расчетная формула:

Коэффициент ег (ej ^ 1) вводит­ ся, если перед обогреваемым участ­ ком трубы нет участка гидродина­ мической стабилизации. Величина обычно близка к единице и для при­ ближенных расчетов может не учи­ тываться . Остальные обозначения —

< 20 величина Nu асимптотически

стремится к предельному значению

10е < (GrPr) < 1,3*10»; 2 < Рг « 10.

При ^Ре -j-'ÿ < 10 значение Nu определяют по уравнению:

Указатель формул для расчета коэффициентов теплоотдачи в прямых трубах и каналах при Re < 10 000

б) Горизонтальное расположение труб (Re > 3500):

где /г = 0,14 при нагревании, п = 0,25 при охлаждении.

Формулы (4.25) и (4.27) выведены на основании эксперимен­ тальных данных при (GrPr) < 13-10®. Для приближенных расче­ тов эти формулы можно применять и при (GrPr) > 13-10®.

в) Вертикальное расположение труб при несовпадении сво­ бодной и вынужденной конвекции (движение жидкости в верти­ кальной трубе снизу вверх при охлаждении и сверху вниз при нагревании):

Формула (4.28) выведена при значениях 250 < Re < 10 0G0; 1,5-10® < (GrPr) < 12-10®. Для приближенных расчетов эту фор­ мулу можно применять и при (GrPr) > 12-10°.

г) Вертикальное расположение труб при совпадении свободной и вынужденной конвекции (движение жидкости в вертикальной трубе снизу вверх при нагревании и сверху вниз при охлаждении). Коэффициенты теплоотдачи при такой схеме движения теплоноси­

атомности газа. Для воздуха при Re > 1000 и шахматном рас­ положении труб:

Применительно к кожухотрубчатым теплообменникам с попе­ речными перегородками (рис. 4.4) в формулах (4.29)—(4.31) при­ нимают коэффициент еф = 0,6, учитывая, что теплоноситель в меж­ трубном пространстве лишь часть пути движется поперек труб и при угле атаки, меньшем 90°; кроме того, он может протекать через щели между перегородками и кожухом или трубами.

Расположение входного штуцера и сегментных перегородок для одно- и двухходового кожухотрубчатых теплообменников показано на рис. II и III.

Поперечные перегородки в меж­ трубном пространстве часто разме­ щают на таком расстоянии друг от друга, чтобы живое сечение продоль­ ного потока в сегментном вырезе перегородки было равно живому се­ чению поперечного потока у края пе­ регородки.

При соблюдении этого условия, например, для стрелки сегмента 6 = = 0,25£>вн расстояние между перего­ родками / будет равно:

Рис* 4*4. Кожухотрубчатый теплообменник с сег* ментиыми поперечными перегородками*

Рис. 4.5. Труба с поперечными ребрами.

Рис. 4.в. Зависимость а Цр от а.

Здесь V — расход жидкости, мVc. Sc, ж — площадь проходного сечения межтрубного пространства, между перегородками, м2. Для стандартных тепло­ обменников в ГОСТах приводятся площади проходных сечений.

12. Теплоотдача при обтекании пучка труб с поперечными

В этой формуле (рис. 4.5). d — наружный диаметр несущей трубы м; t — шаг ребер, м, h = (D — d)/2 высота ребра, м.

Для коридорных пучков: С — 0,116, п — 0,72; для шахматных

По вычисленному из уравнения (4.36) коэффициенту теплоот­ дачи определяют по графику (рис. 4.6) так называемый приведен­ ный коэффициент теплоотдачи а пр, который и подставляют в фор­ мулу для коэффициента теплопередачи (отнесенного к полной

где Fa — площадь полной наружной поверхности оребренной трубы на единицу длины, включая поверхность ребер; FB — площадь внутренней поверхности не­ сущей тр>бы на единицу длины, а 2 — коэффициент теплоотдачи для потока, проходящего внутри трубы, Вт/(м2- К), Е гст — сумма термических сопротив­ лении стенки и загрязнений.

13. Теплоотдача при течении вдоль плоской горизонтальной поверхности.

Расчетные формулы: a) Re < 5 -105

Определяющая температура — средняя температура жидкости, определяющий размер — длина обтекаемой стенки по направлению движения потока.

Для расчетов по формуле (4.39) можно использовать номо­ грамму (рис. XII), умножая полученное значение критерия Nu на величину 0,037/0,021 = 1,76.

Для газов формулы упцрщаются. Для воздуха уравнение (4.39) приводится к виду:

14. Теплоотдача при стекании жидкости пленкойпо вертикаль­ ной поверхности.

а) При турбулентном стекании пленки (Re > 2000):

б) При ламинарном стекании пленки (Re < 2000):

При Re < 1500 толщина пленки b определяется теоретическим уравнением:

15. Теплоотдача при перемешивании жидкостей мешалками *. Коэффициент теплоотдачи в аппаратах со змеевиками, рубаш­

ками и мешал кой'можно рассчитать по уравнению:

динамический коэффициент вязкости жидкости при температуре стенки рубашки или змеевика; р — динамический коэффициент вязкости жидкости при средней температуре 0,5 (/ср. ж + ^т).

Значения остальных физических констант надо брать при средней температуре жидкости в сосуде /ср ж.

* См. также [3.22], и [3.23],