Исходные данные:
1) Параметры состояния на входе в теплообменный аппарат холодного (p2=1,1 МПа, V2=0,15м3кг, T2=571,4 К, ρ2=6,67кгм3) и горячего (p4=0,1 МПа, T4=754,84 К, V4=2,255м3кг, ρ4=0,45кгм3) теплоносителей.
2) Параметры состояния на выходе из теплообменного аппарата холодного (p2та=1,353 МПа, T2та=707,15 К, V2та=0,15м3кг, ρ2=6,67кгм3) и горячего (p4та=0,1 МПа, T4та=616,91 К, V4та=1,74м3кг, ρ4та=0,55кгм3) теплоносителей
Значения всех параметров состояния берем при оптимальных значениях πопт=11.
3) Массовый расход холодного и горячего теплоносителей Gхол=Gгор=15кгс.
4) Форма канала – равносторонний треугольник со стороной l1=3,0 мм для холодного теплоносителя и l2=3,0 мм для горячего теплоносителя.
5) Скорость течения холодного c1=35мс и горячего c2=15мс теплоносителей.
Решение
Рассчитываем:
- определяющую температуру для горячего (Tоп1) и холодного ()Tоп2 теплоносителей (для расчета критериев подобия)
Tоп1=0,5×T4+T4та=0,5×754,84+616,91=685,87 К
Tоп2=0,5×T2+T2та=0,5×571,4+707,15=639,28 К
- плотность горячего и холодного теплоносителей при данных температурах из уравнения состояния:
ρоп1=p2R×Tоп1=1,1×106287×685,87=0,55кгм3
ρоп2=p4R×Tоп2=0,1×106287×639,28=0,545кгм3
- площадь проходного сечения потока для теплоносителей из уравнения:
Fоп1=Gρоп1×c1=150,55×35=0,78 м2
Fоп2=Gρоп2×c2=150,545×15=1,84 м2
- необходимое количество каналов для теплоносителей:
z1=Fоп1Fкан1=0,780,04=19,5≈20
z2=Fоп2Fкан2=0,780,04=19,5≈20
Fкан1=34×l12=34×32=3,89≈4 мм2
Fкан2=34×l22=34×32=3,89≈4 мм2
- по значению температуры Tоп1 (или Tоп2) определяем коэффициенты теплопроводности λ1 (или λ2) и динамической вязкости μ1 (или μ2) теплоносителей методом линейной интерполяции: λ1=5,28×10-2Втм×К, λ2=5,02×10-2Втм×К, μ1=33,46×10-6Н×см2, μ2=31,93×10-6Н×см2.
- эквивалентный гидравлический диаметр канала для горячего и холодного теплоносителей:
d1экв=4×Fкан1Пкан1=4×49=1,78 мм
d2экв=4×Fкан2Пкан2=4×49=1,78 мм
- число Рейнольдса:
Re1=ρоп1×d1экв×c1μ1=0,55×1,78×3533,46×10-6=1044058,6
Re2=ρоп2×d2экв×c2μ2=0,545×1,78×1531,93×10-6=455731,3
Следовательно, режим течения – турбулентный.
- число Нуссельта определяем в соответствии с формулой:
Nu1=0,018×Re10,8=0,018×1044058,60,8=1157,53
Nu2=0,018×Re20,8=0,018×455731,30,8=605,68
- коэффициенты теплоотдачи от горячего теплоносителя к стенке канала (α1) и от стенки к холодному теплоносителю (α2):
α1=Nu1×λ1d1экв=1157,53×5,28×10-21,78=34,33Вткг×К
α2=Nu2×λ2d2экв=605,33×5,02×10-21,78=17,07Вткг×К
- коэффициент теплоотдачи:
K=α1×α2α1+α2=34,33×17,0734,33+17,07=11,4 Вткг×К
- количество теплоты, переданное воздуху в теплообменном аппарате:
Q=G×cрв×tк та-tк=15×1,036×685,87-639,28=724 кДж
- средний температурный напор в теплообменном аппарате, работающем по схеме противотока:
Δt=T4-T4тт+T4тт-T22=754,84-616,91+616,91-571,42=90,37 К
- потребная мощность теплообмена:
Fта=QK×Δt=72400011,4×90,37=702,76 м2
- потребная длина каналов для теплоносителей:
Lкан1=Fтаz1×Пкан1=702,7620×9=3,9 м
Lкан2=Fтаz2×Пкан2=702,7620×9=3,9 м
- ширина теплообменного аппарата:
B1=z1×l1=20×0,003=0,06 м
B2=z2×l2=20×0,003=0,06 м
- потребное количество рядов каналов для теплоносителей:
m1=BB1=0,60,06=10
m2=BB2=0,60,06=10
- высота теплообменного аппарата:
H=m1×32×l1+m2×32×l2=0,5 м
- потери полного давления по газовой и воздушной сторонам теплообменного аппарата:
Δp=ξ×ρ×c22×Lканdэкв
ξ=0,3164Re0,25
Δp1=ξ1×ρ1×c122×L1канd1экв=0,01×0,55×3522×3,91,78=7,38 Па
ξ1=0,3164Re10,25=0,31641044058,60,25=0,01
Δp2=ξ2×ρ2×c222×L2канd2экв=0,012×0,545×1522×3,91,78=1,61 Па
ξ2=0,3164Re20,25=0,3164455731,30,25=0,012
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
