b> вн в€™ n в€™ Ој А ) (2.9)
Re A = 4 в€™ 2,92 в€™ 1/(3,14 в€™ 0,021 в€™ 747 в€™ 0,000009635) = 24610,56
Коефіцієнт тепловіддачі з боку толуолу до стінки О± 1 дорівнює:
О± 1 = (2.10)
де Рг ст в”Ђ критерій Прандтля, розрахований при температурі стінки t ст .
Рг A = c A в€™ Ој А /О» A = 1530,8 в€™ 0,9635 в€™ 10 -5 /0,022 = 0,67
Середню температуру повітря визначимо, як середнє арифметичне його початкової та кінцевої температур:
Т У = (Т В1 + Т В2 )/2 = (60 +25)/2 = 42,5 В° С
Середню температуру толуолу визначається наступним чином:
Т A = Т B + О”t cp = 42,5 + 92,9 = 135,4 В° С
Температуру стінки можна визначити з співвідношення
t ст = T ср В± О”t, (2.11)
де T ср в”Ђ середня температура теплоносія, О”t в”Ђ різниця температур теплоносія і стінки.
Розрахунок О± 1 - Ведемо методом послідовних наближень. p> У першому наближенні приймемо О”t 1 = 60 В° С. Тоді
t СТ1 = 135,4 - 60 = 75,4 В° С
Рг Аст = c Aст в€™ Ој Аст /О» Aст = 1320,5 в€™ 0,8348 в€™ 10 -5 /0,0153 = 0,72
О± 1 = (0,0153/0,021) в€™ 0,023 в€™ 24610,56 0,8 в€™ (0,67/0,72) 0,25 в€™ 0,67 0,4 = 65,68 Вт/(м 2 в€™ К)
Для усталеного процесу передачі тепла справедливе рівняння:
q = О± 1 в€™ О”t 1 = О”t ст /(ОЈО”Оґ/О») = О‘ 2 в€™ О”t 2 , (2.12)
де q в”Ђ питома теплове навантаження, Вт/м 2 ; О”t cт в”Ђ перепад температур на стінці, В° С; О”t 2 в”Ђ різниця між температурою стінки з боку повітря і температурою самого теплоносія, В° С.
Звідси:
О”t ст = О± 1 в€™ О”t 1 в€™ (ОЈОґ/О») = 65,68 в€™ 60 в€™ 5,7 в€™ 10 -4 = 2 В° С
Тоді
О”t 2 = О”t ср -О”t ст -О”t 1 = 92,9-2-60 = 30,9 В° С
Коефіцієнт тепловіддачі з боку повітря до стінки О± 2
Площа перерізу потоку в міжтрубному просторі для підібраного теплообмінника S МТР = 0,143 м 2 , тоді
Re У = G В в€™ d н /(S МТР в€™ Ој B ) (2.13)
Re У = 5,9 в€™ 0,025/(0,143 в€™ 0,00001926) = 53555
Рг B = c B в€™ Ој B /О» B = 1007,5 в€™ 0,00001926/0,0279 = 0,6955
О± 2 = (0,0279/0,025) в€™ 0,24 в€™ 53555 0,6 в€™ 0,6955 0,36 = 161,89 Вт/(м 2 в€™ К)
Обчислимо теплові навантаження з боку кожного з теплоносіїв:
в”Ђ з боку толуолу в”Ђ
q ' = О‘ 1 в€™ О”t 1 = 65,68 в€™ 60 = 3940,8 Вт/м 2 ;
в”Ђ з боку повітря в”Ђ
q " = О‘ 2 в€™ О”t 2 = 161,89 в€™ 30,9 = 5018,8 Вт/м 2 . br/>
Як бачимо, q 'в‰ q ".
Для другого наближення приймемо О”t 1 = 65 В° С.
Тоді
t СТ1 = 135,4-65 = 70,4 В° С
Рг Аст = 1282,4 в€™ 0,8116 в€™ 10 -5 /0,0145 = 0,72
О± 1 = (0,022/0,021) в€™ 0,023 в€™ 24610,56 0,8 в€™ (0,67/0,72) 0,25 в€™ 0,67 0 , 4 = 65,68 Вт/(м 2 в€™ К)
О”t ст = 65,68 в€™ 65 в€™ 5,7 в€™ 10 -4 = 2 В° С
О”t 2 = 92,9-2-65 = 25,9 В° С
t ст2 = 42,5 + 25,9 = 68,9 В° С
О± 2 = (0,0279/0,025) в€™ 0,24 в€™ 53555 0,6 в€™ 0,6955 0,36 = 160,18 Вт/(м 2 в€™ К)
Теплові навантаження зі сторони кожного з теплоносіїв рівні:
в”Ђ з боку толуолу в”Ђ
q ' = 65,68 в€™ 65 = 4269,2 Вт/м 2 ;
в”Ђ з боку повітря в”Ђ
q " = 160,18 в€™ 25,9 = 4148,8 Вт/м 2 . p> Як бачимо, q '≈ q ".
Розбіжність між тепловими навантаженнями (2,8%) не перевищує 5%, отже, розрахунок коефіцієнтів О± 1 і О± 2 на цьому можна закінчити.
Коефіцієнт теплопередачі дорівнює:
К = 1/(1/65, 68 +1/160,18 +5,7 в€™ 10 -4 ) = 45,3 Вт/(м 2 К)
Знайдемо уточнене значення відносної теплового навантаження q ср
