Расчет температуры воздуха на выходе из теплообменного аппарата

Для газа:
При Tгаза=(416+273)=689 К;
Теплофизические характеристики соответственно равны:
Cp1cp=3,14 кДж/(кг*К)
λгаз=43∙10-3 Вт/(м*К)
νгаз=15∙10-6 м2/с
ρгаз=48 кг/м3
Prгаз=0,75
Для воздуха
При р2=2,5 кгс/см2; Твозд=(104+273)=377 К
Cp2cp=1,009 кДж/(кг*К)
λвозд=3,51∙10-3 Вт/(м*К)
νвозд=23,14∙10-6 м2/с
ρвозд=0,984 кг/м3
Prвозд=0,6924
На основании данных теплообменника и справочных рекомендаций охлажденный газ на выходе должен превышать температуру воздуха на выходе 10-15 0С. Согласно этого принимается t2=119 0C (температура газа выходящего из теплообменника).
Определяется тепловой поток передаваемый от газа в теплообменник из уравнения:
Q=G1*Cp1cp*t1-t2*η=100*3,14*419-119*0,98=3655713 =3655,71 кВт
Определяется температура воздуха, выходящего из теплообменника по уравнению
τ2=τ1+G1*Cp1cp*t1-t2*ηG2*Cp2cp=104+100*3,14*416-119*0,982*1,009=453 ℃
Средняя температура газ
tгазср=t1+t22=416+1192=267,5 ℃
Средняя температура воздуха
τвозср=τ1+τ22=104+4532=278 ℃
Определяется средняя скорость газа
wгаз=G1ρгаз*F=10048*0,053=39,3 м/с
Определяется критерий Рейнольдса при движении газа
Reгаз=wгаз*dвнvгаз=39,3*0,02215*10-6=57651
При Rе>104 для определения среднего по длине трубок коэффициента теплоотдачи рекомендуется следующее уравнение подобия . Определяется критерий Нуссельта для газа:
Nuгаз=0,021*Reгаз0,8*Prгаз0,43
Nuгаз=0,021*576510,8*0,750,43=119,43
Коэффициент теплоотдачи со стороны газа определяется
αгазср=Nuгаз*λгазсрdвн , Вт/(м2*К)
αгазср=119,43*0,0430,022=233,4
Определяется скорость воздуха теплообменника
wвозд=A*G2*kжρвозд=10,5*2*0,940,984=20,06
где А - коэффициент, зависящий от типа аппарата и коэффициента оребрения труб;
kж - коэффициент, учитывающий наличие жалюзи, принимается у всех аппаратов воздушного охлаждения kж=0,94.
Определяется критерий Рейнольдса при движении воздуха:
Reвозд=wвозд*dнvвозд=20,06*0,0280,00002314=24274
Определяется критерий Нуссельта для воздуха:
Nuвозд=0,223*Reвоз0,65*dнb-0,54*hpb-0,14
Nuвозд=0,223*242740,65*0,0280,0035-0,54*0,01050,0035-0,14=44,07
где dн - наружный диаметр трубы, м; hp - высота ребра, м; b - шаг ребер, м.
Определяется коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха:
αвоздср=Nuвозд*λвоздсрdн , Вт/(м2*К)
αвоздср=44,074*0,03510,028=55,25
Коэффициент теплопередачи определяется из уравнения, Вт/(м2*К):
k=11αгазср+δсλс+1αвоздср
k=11233,4+0,00350+155,25=44,55
δс и λс- толщина и коэффициент теплопроводности материала стенки трубки.
Плотность теплового потока, Вт/м2
q=QF=3655713234=15622,7
Проверка температуры воздуха на выходе
τ2=τ1+qα2=104+1562255,5=425 ℃