9.3.5 Теплоотдача при поперечном омывании пучка оребренных труб

Данный случай теплоотдачи характерен для калориферов, экономайзеров и др. На практике, как правило, оребряют круглые трубы, омываемые поперечным потоком газа.

Ниже приведено сравнительно простое критериальное уравнение для случая теплоотдачи оребренных трубных пучков в поперечном потоке газов:

, (9.36)

где С– постоянная (для коридорного расположения труб С= 0,025, для шахматного расположения С =0,03); l ст и l г коэффициент теплопроводности соответственно стенки и газа; D – наружный размер ребра; d – наружный диаметр трубы; L – шаг ребра; S – толщина ребра.

По этому уравнению, которое справедливо при , значения a относятся к гладкой поверхности трубы, снабженной ребрами определенной конфигурации. Определяющей температурой в данном случае выбрана средняя температура пограничного слоя . Формула (9.36) удобна для практических расчетов, так как нет необходимости отдельно вычислять площадь поверхности ребер.

В промышленной практике применяют также трубы с навитой проволочной спиралью и плавниковые трубы (к наружной поверхности трубы с противоположных сторон приварены два плоских ребра). В этих случаях применимы следующие уравнения теплоотдачи.

Для шахматного пучка труб, оребренных навивкой проволочной спирали, можно записать

, (9.37)

здесь d – наружный диаметр трубы; h – высота оребрения ; L – шаг витков спирали; – шаг витков проволоки в спирали; z – число витков проволоки в одном витке спирали.

В формуле (9.37) определяющими являются: шаг витков спирали , скорость потока в самом узком сечении, средняя температура потока.

Формула применима в следующих пределах: ; ; ; ; зазор между ребрами соседних трубок 2,0 - 3,5 мм; зазор между спиралями 2 - 4 мм.

По известному значению критерия определяют коэффициент теплоотдачи a . Приведенный коэффициент теплоотдачи, который входит в формулу для вычисления коэффициента теплопередачи, определяют по формуле

, (9.38)

где a – коэффициент теплоотдачи для аналогичного пучка гладких труб; – площадь наружной поверхности трубы между ребра ми на единице длины трубы; – площадь поверхности ребер на единице длины трубы ; площадь полной поверхности единицы длины оребренной трубы; Е – коэффициент эффективности ребра.

Коэффициент эффективности ребра Е , учитывающий понижение температуры по мере удаления от поверхности трубы, определяют по формуле

, (9.39)

причем

, (9.40)

здесь d – диаметр проволоки в м; – коэффициент тепловодности проволоки в ккал(м ч ° С).

Приведенный коэффициент теплоотдачи для плавниковых труб рассчитывают по формуле (9.38), причем коэффициент перед a равен 0,9.

При расчете плавниковых труб определяющими принимают те же параметры, что и для труб с проволочным оребрением; значения также не меняются.