Определение режимов движения горячего потока и воды (вычисление критериев рейнольдса)

На эффективность передачи теплоты (теплоотдачи) от горячего потока к стенке трубы и далее от стенки в холодный поток очень влияет степень турбулентности потока, которую можно охарактеризовать величиной критерия Рейнольдса

m

Re = wdэ r,

где dэ - эквивалентный диаметр (определяющий геометрический размер для потоков,

имеющих некруглое значение).

Для дихлорэтана значение критерия Рейнольдса равно

0, 00046

m

Re = w 1 dвн r1=2, 0´0, 021´1179=107647

т.е. имеется развитое турбулентное течение толуола в трубах трубного пучка.

Для воды, которая движется в межтрубном пространстве без поперечных перегородок, сначала нужно вычислить эквивалентный диаметр. Для его расчѐта используется универсальная формула

P

dэ = 4 S,

где S – площадь сечения потока, м2, П – смоченный периметр, м.

Площадь сечения потока находилась ранее – см. пункт 7. А смоченный периметр определим по формуле

P =p D + n p d =p(D + nd)=3, 14´(1, 2+1083´0, 025)=88, 7 м.

Тогда эквивалентный диаметр межтрубного пространства будет равен

P 88, 7

dэ = 4 S = 4´0, 599= 0, 027 м.

Значение критерия Рейнольдса для воды при отсутствии перегородок в межтрубном пространстве

0, 0008

m

Re 2= w 2 dэ r2=0, 71´0, 027´996 =23866, 2

т.е. режим движения воды тоже турбулентный.

0, 021

u

э

2.9. РАСЧЁТ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ a1 ОТ ГОРЯЧЕГО ПОТОКА К СТЕНКЕ

Цель этого пункта – установить, с какой интенсивностью горячий поток, который

движется по трубному пространству, может отдавать теплоту стенке трубы. Для этого необходимо найти коэффициент теплоотдачи a1, который входит в определяемый критерий Нуссельта Nu. А его значение находится по критериальному уравнению, которое в случае турбулентного движения внутри труб и каналов некруглой формы в несколько упрощѐнной форме можно записать так

Nu = 0. 021 Re 0, 8 Pr 0, 43,

где Nu - критерий Нуссельта

l

Nu =a dэ,

где dэ - эквивалентный диаметр, для трубы он равен внутреннему диаметру.

Тогда для трубного пространства получим

1 1

Nu 1= 0, 021 Re 0, 8 Pr 0, 43= 0, 021´1076470, 8´5, 180, 43=451,7.

Отсюда величина коэффициента теплоотдачи от горячего дихлорэтана к стенке трубы будет

равна

a1= N d ×l1=451,7×0, 618

=13292,8

0, 027

э

2.10. РАСЧЁТ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ a2 ОТ СТЕНКИ ТРУБЫ К ВОДЕ ПРИ ОТСУТСТВИИ ПЕРЕГОРОДОК

Стенка трубы передаѐт теплоту воде, которая омывает трубный пучок снаружи. Так как в

нашем примере перегородок нет, то расчѐт проводится по уже известному нам уравнению, приведѐнному в предыдущем пункте (ведь вода, подобно дихлорэтану, движется по каналам, образованными трубами!)

2 2

Nu 2= 0, 021 Re 0, 8 Pr 0, 43= 0, 021´238660, 8´5, 420, 43=138, 03.

Определяющий геометрический размер – эквивалентный диаметр, который был найден ранее в пункте 8

a2= Nud ×l2= 138, 03×0, 618

=3159,3

Дата добавления: 2015-07-08