Основы теплопередачи - Крейт Ф.
Скачать (прямая ссылка):
фланцем таким образом, что позволяет извлекать трубный пучок для очистки поверхностей. Теплообменник, показанный на рис. 7.5, имеет один ход в межтрубном пространстве и два хода труб.
Для некоторых специальных типов теплообменников, таких, как регенеративные теплообменники для авиационных и автомобильных газовых турбин, определяющими являются показатели плотности теплового потока на единицу веса или единицу объема. Компактные легкие теплообменники для этих целей были использованы Кейсом и Лондоном [1]. Полное описание и расчет компактных теплообменников, в особенности °ребренных с целью увеличения эффективности таких устройств, Можно найти в работах [2—4].
7.3. СУММАРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ
Одной из основных задач при тепловом анализе кожухо-тРубного теплообменника является расчет суммарного коэффициента теплопередачи между двумя потоками жидкости. Как Сказано в гл. 1, суммарный коэффициент теплопередачи между
380 Глава 7
горячей жидкостью с температурой Th и холодной жидкостью с температурой ТСу разделенными твердой плоской стенкой, определяется из уравнения
q = UA(TA-TJ9 (7.1)
1 1
где UA =
л-з (Hh1A) + (LIkA) + (XIh2A)
л=1
Площадь внутренней поверхности теплообменника типа «труба в трубе» (рис. 7.1) 2nrfL, а площадь наружной поверхности 2nr0L. Таким образом, если суммарный коэффициент теплопередачи приведен к наружной поверхности А0у то
и°= Ао , Ло'п (rJftT7T' (7,2)
Atht 2nkL ^ H0
Sl если он приведен к внутренней поверхности Ai9 то
Ui= і, WoAi)~*r- (7-3)
h, 2nkL ^ Ah
і OO
Хотя для тщательного и строгого конструкторского расчета необходимы значения коэффициентов теплопередачи, вычисленные для конкретных условий, для предварительных оценок часто полезно иметь приближенное значение U9 типичное для условий, встречающихся на практике. В табл. 7.1 приведены некоторые типичные значения U для различных теплообменников и рабочих условий [5]. Следует отметить, что во многих случаях значение U почти полностью определяется термическим сопротивлением на одной из поверхностей раздела жидкость— твердое тело, например когда одним теплоносителем является таз, а другим — жидкость или когда один из теплоносителей представляет собой кипящую жидкость с очень высо^ ким значением коэффициента теплоотдачи. „1
Коэффициенты загрязнения ,^- , ^
Суммарный коэффициент теплопередачи теплообменника в рабочих условиях часто нельзя рассчитать на основании одного только теплового анализа. При работе с большинством жидко* стей и некоторыми газами на поверхности теплообмена постепенно происходит отложение пленки загрязненией. Этими отложениями могут быть ржавчина, котельная накипь, осадки* кокс и многие другие вещества. Этот эффект, который называется загрязнением, приводит к увеличению термического <#*
f Таблица 7.1
Суммарные коэффициенты теплопередачи, Вт/(м2-град) [19] ^
Тепловой поток ~> к I от Газу (свободная конвекция), Ac = 5—15 Газу (вынужденная конвекция),^= 10—100 Жидкости (свободная конвекция), H0 = 50-1 000 Жидкости (вынужденная конвекция) воде, H0 = 3 000-10 000 другим жидкостям, hc = 500—2 000 Кипящей жидкости воде, йс = 3 500—60 000, другим жидкостям, hc = 1 000—20 000
Газа (свободная конвекция), hc = 5—15 Теплопередача из комнаты к наружному воздуху через стекло, U = 1—2 Пароперегреватели, U = S-XO Камера сгорания, U= 10—40 + излучение Пароводяной котел, U= 10-40 + излучение
Газа (вынужденная конвекция), Ac= 10-100 Газовые теплообменники, U = 10—30 Жаротрубний котел, U = 10—15
Жидкости (свободная конвекция), ^c = 50—10 000 Масляная ванна для обогрева, U = 25-500 Охлаждающий змеевик с перемешиванием, ?/ = 500-1 500
Жидкости (вынужденная конвекция) воды, H0 = 3 000—10 000, других жидкостей, 4С = 500—3 000 Радиатор центрального отопления, U = 5—15 Охладители газа, U = 10—50 Нагревательный змеевик в сосуде вода — вода без перемешивания, U = 50—250, с перемешиванием, U = 500—2 000 Теплообменник вода — вода, U = 900—2 500, вода — другие жидкости, U = 200— 1 000 Испарители холодильников или охладители соляных растворов, ?/==300-1 000
Конденсирующегося пара воды, he = 5 000-30 000, других жидкостей, he = 1 000—4 000 Радиаторы парового отопления, U = 5-20 Воздухоподогреватели, U = 10—50 Паровые рубашки вокруг сосудов с мешалками вода, ?/ = 300-1000, другие жидкости, U= 150—500 Конденсаторы водяной пар — вода, U= 100—4 000, пары других жидкостей — вода, ?/ = 300-1 000 Испарители водяной пар — вода, U = 1 500—6 000, водяной пар — другие жидкости, U = 300-2000
382 Глава 7
противления. Изготовитель оборудования обычно не может учесть природу отложения загрязнений или скорость загрязнений. Поэтому он может гарантировать только характеристики теплообменников с чистыми поверхностями. Термическое сопротивление отложения в общем случае можно определить только на основе натурных испытаний или эксплуатации. Если проведены испытания по определению характеристик теплообменника с чистыми поверхностями, а затем испытания проведены повторно после того, как устройство проработало в течение некоторого времени, то удельное термическое сопротивление отложения (или коэффициент загрязнения) можно определить из соотношения
