Материал: Интенсификация теплообмена в энергоустановках. Сборник задач. В двух частях. Трошин А.Ю., Коновалов Д.А
Для пластинчато-стерженьковых теплообменников характерны весьма высокие значения коэффициента теплоотдачи; в то же время вследствие отрыва граничного слоя при поперечном обтекании круглых стержней коэффициент сопротивления ζ также достигает высоких значений. При высоких скоростях газа в некоторых типах таких поверхностей возникает свистящий звук, что сопряжено с возрастанием величины ζ.
В табл. 1.5 приведены характеристики пяти различных пластинчато-стерженьковых поверхностей.
Графики на рис. 1.42—1.46 характеризуют теплоотдачу и сопротивление перечисленных поверхностей. На графике для поверхности типа PF = 9 (рис. 1.46) кривая, выражающая зависимость ζ от Re, оборвана при Re = 4 000; в области Re>4000 появляется свистящий звук, и значения ζ возрастают; полученные в этой области данные о сопротивлении не могут считаться надежными.
Таблица 1.5 Характеристики пластинчато-стерженьковых
теплообменных поверхностей
|
Расстояние между пластинами h , мм |
|
, |
|
Шаг в поперечном направлении, м м |
|
|
Отношение поверхности ребер к полной поверхности |
Условное обозначение поверхности |
|
Г |
|
Шаг в направлении потока, мм |
|
|||
Характер расположения стержней |
Гидравлический диаметр 4 r мм |
Диаметр стержней, мм |
3 |
|||||
/м |
||||||||
2 |
||||||||
β, м |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
АР-1 |
6 ,1 |
Коридорное |
4,40 |
1 ,0 2 |
3,18 |
3,18 |
616 |
0,512 |
АР-2 |
1 0 ,1 |
Коридорное |
3,58 |
1 ,0 2 |
3,05 |
2,44 |
669 |
0,686 |
PF-3 |
19,0 |
Коридорное |
1.63 |
0,79 |
1,53 |
1,53 |
1110 |
0,834 |
PF-4 |
12,7 |
Шахматное |
5,66 |
1.65 |
5,06 |
3,18 |
459 |
0,704 |
PF-9 |
12,9 |
Коридорное |
9,05 |
1,65 |
6,05 |
5,00 |
314 |
0,546 |
35
Рис. 1.42. Теплоотдача и потеря напора для пластинчатостерженьковой поверхности типа АР-1 (табл. 1.5) [4]
Рис. 1.43. Теплоотдача и потеря напора для пластинчатостерженьковой поверхности типа АР-2 (табл. 1.5) [4]
36
Рис. 1.44. Теплоотдача и потеря напора для пластинчатостерженьковой поверхности типа PF-3 (табл. 1.5) [4]
Рис. 1.45. Теплоотдача и потеря напора для пластинчатостерженьковой поверхности типа PF-4 (табл. 1.5) [4]
37
Рис. 1.46. Теплоотдача и потеря напора для пластинчатостерженьковой поверхности типа PF-9 (табл. 1.5) [4]
1.3. Пример расчета пластинчато-ребристого теплообменника
Для иллюстрации способа использования приведенных графиков и табличных значений, а также соотношений, рассмотренных в ч. 1, ниже приводится расчетный пример.
На рис. 1.47 схематически показан теплообменник газотурбинной установки мощностью 5000 л. с., работающей по разомкнутому циклу.
Условия работы пластинчатого теплообменника характеризуются следующими данными:
Расход влажного воздуха Wвозд 90000 кг/ч.
Влагосодержание воздуха 0,015 кг влаги /кг сухого воз-
духа.
Соотношение количеств топлива и воздуха 0,015 кг топлива /кг воздуха.
38
Используется жидкое нефтяное топливо, характеризующееся соотношением водорода и углерода H / C 0, 015 кг/кг.
Рис. 1.47. Схема пластинчато-ребристого теплообменника газотурбинной установки [4]
Сторона воздуха. На стороне воздуха используется пластинчатая поверхность с разрезными ребрами типа 9.5 - 23,8
(табл. 1.2 и рис. 1.22). |
|
|
Давление воздуха на входе p1 9, 2 ата. |
|
|
Температура воздуха на |
входе (tвозд )вх 175С , |
или |
448 K. |
|
|
Сторона газа. На стороне газа используется пластинчатая |
||
поверхность с гладкими ребрами типа 43,6 (табл. 1.1 и |
рис. |
|
1.17). Давление газана на входе |
(tгаза )вх 430С , или 703 К. |
|
Требуется определить эффективность теплообменника и потерю напора для каждого из потоков.
В процессе решения должны быть последовательно определены:
1.Характеристики каждой из поверхностей по табл. 1.1 и
1.2.
39