Теплообменное устройство предполагается выполнить из прямых круглых труб диаметром d=33 мм, внутри которых должна протекать охлаждающая жидкость, имеющая среднюю температуру tж=76 °С. Температура внутренней поверхности стенок труб tс=tж+Δt=76+53=129 °С. Охлаждающая жидкость должная отводить количество теплоты Q=310 кВт.
Определить поверхность охлаждения, если в качестве охлаждающих жидкостей будут применены: а) трансформаторное масло; б) воздух при атмосферном давлении. Средняя скорость движения масла принята равной w=2,1 мс, воздуха 5×w=5×2,1=10,5 мс. Течение гидродинамически стабилизировано.
Как изменятся коэффициенты теплоотдачи и поверхности нагрева для масла и воздуха, если при той же средней температуре теплоносителя температура стенки будет равна tс=tж-Δt=76-53=23 °С.
Как изменятся коэффициенты теплоотдачи и нагрева и охлаждения во всех вышеперечисленных случаях, если трубки, по которым движется жидкость, выполнены виде змеевика диаметром D=260 мм.
Решение
При tж= 76 °С: ν=20,48×10-6м2с; λ=3,02×10-2Втм×К; Pr=0,693, μж=20,92×106 Па×с.
Рассчитываем число Рейнольдса для воздуха:
Re=10,5×0,03320,48×10-6=16919
Nuш1=ξ8×Pe1+900Re+12,7×ξ8×Pr23-1×μсμж-0,11=0,0278×16919×0,6931+90016919+12,7×0,0278×0,69323-1×23,2×10-620,92×10-6-0,11=24,44
ξ=10,79×lnRe82=10,79×ln1691982=0,027
αж1=Nuж1×λd=24,44×3,02×10-20,033=22,36Втм2×К
l=Qαж1×tс-tж=31000022,36×129-76=261,6 м
Тогда:
F=l×π×d=261,6×3,14×0,033=27,1 м2
При tж= 76 °С для трансформаторного масла: ν=4,01×10-6м2с; λ=0,106×10-2Втм×К; Pr=64,1, μж=20,92×106 Па×с.
Рассчитываем число Рейнольдса для трансформаторного масла:
Re=2,1×0,0334,01×10-6=17281,8
Nuш1=ξ8×Pe1+900Re+12,7×ξ8×Pr23-1×μсμж-0,11 =0,0178×17281,8×64,11+90017281,8+12,7×0,0178×64,123-1×23,2×10-633,92×10-6-0,11=248,44
0,017 получается за счет трансформаторного масла, у которого число Рейнольдса больше
ξ=10,79×lnRe82=10,79×ln17281,882=0,027
αж1=Nuж1×λd=248,44×0,106×10-20,033=7,84Втм2×К
А точно есть эти -2 порядка в лямбде? У меня просто нет… - По таблицам умножаем на 100, отсюда и возникает
l=Qαж1×tс-tж=3100007,84×129-76=746 м
Тогда:
F=l×π×d=746×3,14×0,033=77,3 м2
При tс= 23 °С: μс=23,2×10-6 Па×с.
Рассчитываем число Рейнольдса для воздуха:
Re=10,5×0,03320,48×10-6=16919
Nuш1=ξ8×Pe1+900Re+12,7×ξ8×Pr23-1×μсμж-0,25=0,0278×16919×0,6931+90016919+12,7×0,0278×0,69323-1×18,2×10620,92×106-0,25=48,46
ξ=10,79×lnRe82=10,79×ln1691982=0,027
αж1=Nuж1×λd=48,46×3,02×10-20,033=44,33Втм2×К
l=Qαж1×tж-tс=31000044,33×76-23=131,94 м
Тогда:
F=l×π×d=131,94×3,14×0,033=13,67 м2
Рассчитываем число Рейнольдса для трансформаторного масла:
Re=2,1×0,0334,01×10-6=17281,8
Nuш1=ξ8×Pe1+900Re+12,7×ξ8×Pr23-1×μсμж-0,25=0,0178×17281,8×64,11+90017281,8+12,7×0,0178×64,123-1×18,2×10633,92×106-0,25
=279,42
ξ=10,79×lnRe82=10,79×ln17281,882=0,017
αж1=Nuж1×λd=279,42×0,106×10-20,033=8,97Втм2×К
l=Qαж1×tж-tс=3100008,97×76-23=652,07 м
Тогда:
F=l×π×d=652,07×3,14×0,033=67,57м2
При tж= 76 °С: ν=20,48×10-6м2с; λ=3,02×10-2Втм×К; Pr=0,693.
Рассчитываем число Рейнольдса для воздуха:
Re=10,5×0,26020,48×10-6=133300
Nuж1=0,0296×Re0,8×Pr0,4×μсμж-0,11×1+1,18×dR=0,0296×1333000,8×0,6930,4×23,2×10-620,92×10-6-0,11×1+1,18×0,01650,04125=468,2
αж1=Nuж1×λd=5468,2×3,02×10-20,260=54,62Втм2×К
l=Qαж1×tс-tж=31000054,62×129-76=107,1 м
Тогда:
F=l×π×d=107,1×3,14×0,26=11,1 м2
При tж= 76 °С для трансформаторного масла: ν=4,01×10-6м2с; λ=0,106×10-2Втм×К; Pr=64,1.
Рассчитываем число Рейнольдса для трансформаторного масла:
Re=2,1×0,2600,106×10-6=5150943
Nuж2=0,0296×Re0,8×Pr0,4×μсμж-0,11×1+1,18×dR=0,0296×51509430,8×64,10,4×23,2×10-633,92×10-6-0,11×1+1,18×0,01650,04125=56182,2
αж2=Nuж2×λd=56182,2×0,106×10-20,260=2216,43Втм2×К
l=Qαж1×tс-tж=3100002216,43×129-76=2,64 м
Тогда:
F=l×π×d=2,64×3,14×0,26=2,155 м2
При tж= 76 °С: ν=20,48×10-6м2с; λ=3,02×10-2Втм×К; Pr=0,693.
Рассчитываем число Рейнольдса для воздуха:
Re=10,5×0,26020,48×10-6=133300
Nuж1=0,0296×Re0,8×Pr0,4×μсμж-0,25×1+1,18×dR=0,0296×1333000,8×0,6930,4×18,2×10620,92×106-0,25×1+1,18×0,01650,04125=490,32
αж1=Nuж1×λd=490,32×3,02×10-20,260=56,03Втм2×К
l=Qαж1×tж-tс=31000056,03×76-23=104,3 м
Тогда:
F=l×π×d=104,3×3,14×0,26=85,15 м2
При tж= 76 °С для трансформаторного масла: ν=4,01×10-6м2с; λ=0,106×10-2Втм×К; Pr=64,1.
Рассчитываем число Рейнольдса для трансформаторного масла:
Re=2,1×0,2600,106×10-6=5150943
Nuж2=0,0296×Re0,8×Pr0,4×μсμж-0,25×1+1,18×dR=0,0296×51509430,8×64,10,4×18,2×10633,92×106-0,25×1+1,18×0,01650,04125=62957,6
αж2=Nuж2×λd=62957,6×0,106×10-20,260=256,6Втм2×К
l=Qαж1×tж-tс=310000256,6×76-23=22,8 м
Тогда:
F=l×π×d=22,8×3,14×0,26=18,61 м2
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
