9.3.4 Коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи

Коэффициент теплопередачи является количественной расчет ной величиной и зависит от коэффициентов теплоотдачи, термического сопротивления стенки и загрязнений.

Для плоской стенки

, (9.28)

где – коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя, Вт/(м град); – толщина теплопередающей стенки аппарата, м; - коэффициент теплопроводности материала стенки, Вт/(м град); - коэффициент теплоотдачи от стенки к холодному теплоносителю, Вт/(м град); – термическое сопротивление загрязнения стенки, м2 град/Вт.

Ориентировочные значения R приведены в [19]. Если в трубах отношение наружного диаметра к внутреннему , то для вычисления К можно пользоваться формулой (9.28).

Если теплопроводность слоя загрязнения неизвестна, подсчитывают К для чистой стенки, а влияние загрязнения стенки учитывают при помощи коэффициента использования поверхности теплообмена j

, (9.29)

Для большинства аппаратов j = 0,65 - 0,85. Если из рабочих сред, участвующих в теплообмене, активно выпадают осадки, то j = 0,4 - 0,5.

Коэффициенты теплоотдачи a определяются в основном из формул

или

откуда

или (9.30)

где Nu – безразмерный критерий подобия Нуссельта; l – коэффициент теплопроводности теплоносителя (для которого определяется коэффициент теплоотдачи), Вт/(м град); l – определяющий геометрический размер, м; – эквивалентный диаметр, м.

(9.31)

где F – площадь поперечного сечения потока, м2 ; П – смоченный периметр, м.

Критерий Нуссельта в зависимости от состояния и характера движения сред определяется по различным критериальным уравнениям.

Для подсчета a 1 и a 2 критериальное уравнение выбирается по справочникам так, чтобы оно возможно точно совпадало с условиями расчета.

Для устойчивого турбулентного режима движения жидкостей внутри труб (Re > 10000) рекомендуется следующее критериальное уравнение:

, (9.32)

где – критерий Рейнольдса; – критерий Прандтля; - средняя скорость теплоносителя, м/с; l – определяющий геометрический размер, м; r – плотность теплоносителя, кг/м; m – вязкость теплоносителя, Н с/м2 ; – массовая скорость теплоносителя, кг/(м2 с); – эквивалентный диаметр, м; c – удельная теплоемкость теплоносителя, Дж/(кг град); l – теплопроводность теплоносителя, Вт/(м град).

Здесь за определяющую температуру принята , а за определяющий размер эквивалентный диаметр . Уравнение (8.32) применяется при , 100 > Pr > 0,6; для труб при условии, где l – длина трубы, м; d – диаметр трубы, м.

Если движение в трубе (канале) носит характер переходного режима, т.е. Re = 2300 - 10000, то критерий Нуссельта

, (9.33)

Для ламинарного движения ( Re < 2300)

, (9.34)

где a – множитель (для горизонтальных труб d = 0,74; для вертикальных труб a= 0,85), – критерий Грасгофа; g = 9,81 ускорение свободного падения, м/с2 ; r – плотность теплоносителя, кг/м ; b – коэффициент объемного расширения теплоносителя, град–1; – частный температурный напор, град.

Если теплоноситель перемещается в межтрубном пространстве (при наличии перегородок), то критерий Нуссельта определяется по уравнению

, (9.35)