1-2 Рассчитать горизонтальный кожухотрубчатый теплообменник для нагревания Gм кг

4.1).
При Re=2805
NuPr0,43∙PrPrст0,25 = 6
Nu = 6·Pr0,43∙PrPrст0,25,
где Nu = α∙dэλ – критерий Нуссельта;
α – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·К);
λ – коэффициент теплопроводности, определяемый при средней температуре теплоносителя;
Pr =с∙μλ – критерий Прандтля, параметры теплоносителя находят при средней температуре теплоносителя;
Prст =сст∙μстλст – критерий Прандтля, для которого параметры теплоносителя определяют при температуре стенки.
Определяем критерий Прандтля для масла:
Pr2 = с2∙μ2λ2=2086,7 Дж/(кг·К)∙9,98·10-3 Па·с0,153 Вт/(м·К)=136,2
Определяем критерий Прандтля для масла при температуре стенки:
Prст2’ = сст2∙μст2λст2=2272Джкг·К∙1,8·10-3 Па·с0,14 Вт/(м·К)=29,2,
где сст2 = 2272 Дж/(кг·К) – удельная теплоемкость масла при 1300С;
μст2 = 1,8·10-3 Па·с – динамическая вязкость масла при 1300С;
λст2 = 0,14 Вт/(м·К) – коэффициент теплопроводности масла при 1300С.
Определяем коэффициент теплоотдачи для масла:
α2’ = 6∙Pr20,43∙Pr2Prст20,25∙λ2dэ=6∙136,20,43∙136,229,20,25∙0,153Вт/(м·К)0,021м=
= 531,1 Вт/(м2·К)
Найдем тепловой поток со стороны масла:
q2’= α2·(tст2 – t2) = 531,1 Вт/(м2·К)·(130 – 72,9) = 30333 Вт/м2

Теперь проделаем те же вычисления для tст1” = 135 0С.
Коэффициент теплоотдачи для водяного равен:
α1″=1,28∙ε∙Аtd∙∆t0,25=1,28∙0,6∙7394,8(0,025м∙2,2℃)0,25=11727,3 Вт/(м2·К)
Δt = t1 – tст1 = 137,2 – 135 = 2,2 0С.
Найдем тепловой поток со стороны пара:
q1” = α1’·(t1 – tст1) = 11727,3Вт/(м2·К) ·(137,20С – 1350С) = 25800 Вт/м2
Найдем термическое сопротивление:
,
Найдем температуру стенки со стороны масла:
tст2” = t1 – q1·r1 = 137,20С – 25800 Вт/м2·0,65·10-3(м2·К)/Вт = 120,50С
Δt2 = tст2 – t2 = 120,5 – 72,9 = 47,6 0С
Определяем критерий Прандтля для масла при температуре стенки:
Prст2” = сст2∙μст2λст2=2239Джкг·К∙3,1·10-3 Па·с0,142 Вт/(м·К)=48,9,
где сст2 = 2239Дж/(кг·К) – удельная теплоемкость масла при 120,50С;
μст2 = 3,1·10-3 Па·с – динамическая вязкость масла при 120,50С;
λст2 = 0,142 Вт/(м·К) – коэффициент теплопроводности масла при 120,50С.
Определяем коэффициент теплоотдачи для масла:
α2’ = 6∙Pr20,43∙Pr2Prст20,25∙λ2dэ=6∙136,20,43∙136,248,90,25∙0,153Вт/(м·К)0,021м=
= 467 Вт/(м2·К)
Найдем тепловой поток со стороны масла:
q2’= α2·(tст2 – t2) = 467 Вт/(м2·К)·(120,5 – 72,9) = 22257 Вт/м2

Построим в системе координат q-tст1 графики q1 = f(tст1) и q2 = f(tст1). Точка пересечения этих графиков соответствует равенству тепловых потоков (q1 = q2). Абсцисса точки показывает температуру стенки tст1, при которой равенство величин q возможно.

Рисунок 3 – Графики…