Материал: Интенсификация теплообмена в энергоустановках. Сборник задач. В двух частях. Трошин А.Ю., Коновалов Д.А

рации), то обычно теплообменники выполняются либо противоточными, либо перекрестноточными многоходовыми.

Как известно, эквивалентный диаметр Dэ связан с гидравлическим радиусом rГ соотношением

Dэ 4rГ .

Для пластинчатого теплообменника величина rГ опреде-

ляется по уравнению (1.1).

Если относить в уравнении 1.1) полную поверхность теплопередачи на стороне одного из потоков к единице свободного объема на той же стороне пластинчатого теплооб-

где A' – величина полной теплообменной поверхности на

стороне одного из потоков, отнесенная к единице свободного объема, м2/м3;

A1 – поверхность ограничивающих пластин, м2/м3; A2 – поверхность насадки, м2/м3.

Данные о теплоотдаче для пластинчато-ребристых теплообменников (табл. 1.2) представлены графически на рис. 1.22 – 1.35 в форме зависимости (1.9), а данные о сопротивлении – на тех же графиках в форме зависимости (1.11). В большинстве случаев эти зависимости в логарифмической анаморфозе можно аппроксимировать прямыми и описать уравнениями, имеющими вид степенных комплексов, а именно:

70

где g 9,81м/сек2– ускорение силы тяжести;– удельный вес газа, кг/м3;

G - весовая скорость, отнесенная к единице площади свободного поперечного сечения, кг/м2·сек;

dpdL T – потеря напора на единицу длины канала,

кг/м2/м.

В уравнениях (1.19) и (1.20) значения показателей степени a и b, как известно, зависят от режима течения (ламинарный или турбулентный поток, степень турбулентности), а коэффициенты пропорциональности А и В приблизительно постоянны в широком интервале значений критерия Re.

Уравнения (1.19) и (1.20) можно несколько преобразовать. Обозначим

Величина S, обратная весовой скорости, может рассматриваться как удельное свободное поперечное сечение теплообменника, приходящееся на единицу весового расхода; Sимеет размерность м2·сек/кг.

Пользуясь величиной S, можно записать:

St cpG Scp ;

Re DэG DэS .

Подставляя значения St и Re в уравнение (1.21), полу-

чим:

71

Комплекс F T , так же как и комплекс J T , объединяет

величины, характеризующие физические свойства потока. Зависимость физических свойств газа от температуры и

давления полностью учитывается комплексами F T и J T .

Оба эти комплекса не очень сильно зависят от температуры, а комплекс J T также слабо изменяется с давлением; напро-

тив, как это следует из уравнения (1.25), комплекс F T об-

ратно пропорционален давлению.

Установленные соотношения можно использовать для определения поперечного сечения и длины теплообменника.

Уравнение (1.25) преобразуем следующим образом:

Количества тепла, которое передается через поверхность, соответствующую бесконечно малой длине теплообменника dLи единице свободного поперечного сечения, при изменении температуры потока на бесконечно малую величину dT,если разность температур потока и поверхности на этом участке равна t, а коэффициент теплоотдачи , составит:

где p - эффективность (к.п.д.) ребра, определяемая

уравнением (1.4, ч.1).

Подставляя (1.25б) в (1.25а), получим:

Подставим в последнее уравнение значение в соответствии с уравнением (1.22), произведем перегруппировку членов и выполним действия над одинаковыми основаниями S,

Dэ :

74