Контрольная работа по отоплению и вентиляции на тему теплообменник

Критерий Нуссельта при движении теплоносителя в межтрубном пространстве кожухотрубчатых теплообменников с сегментными перегородка- ми при Re ≥ 103 согласно [4, с. 50] находится по уравнению:
Nu2 = 0, 24 • Re0,6 • Pr0,36 • (Pr/Prст)0,25 ; (2.20)
Nu2 = 0, 24 • 73050,6 • 6, 220,36 • (6, 22/5)0,25 = 102.
Коэффициент теплоотдачи для воды составляет:


На основании данных [4, табл. 2.2 на с. 48] принимаем величину терми- ческого сопротивления слоя загрязнений стенок со стороны бензола Rз,1 = 0, 00017 м2 K/Вт и со стороны воды Rз,2 = 0, 00034 м2 K/Вт.
В качестве материала кожуха, труб, трубной решетки, распределительных камер выбираем высоколегированную сталь аустенитного класса - сталь 10Х17Н13М3Т. Толщину стенки труб δст примем 0,002 м.
Для того, чтобы определить коэффициент теплопередачи, найдем термическое сопротивление стенки :

где δст - толщина стенки теплопроводящей поверхности; λcт – коэффициент теплопроводности стали 10Х17Н13М3Т при 34⁰C составляет 39 Вт/(м•K) [6, табл. 2.1. на с. 11.].

Определим коэффициент теплопередачи K’:


Проведем уточненный расчет коэффициента теплопередачи. Для этого определим удельную тепловую нагрузку:
q’ = K’ • tср; (2.24)
q’ = 405 • 18 = 7185 Вт/м2.
Определим значения температур стенок tст,1 и tст,2:




Ниже приведены необходимые для дальнейших расчетов характеристики теплоносителей по данным [2, табл. XXXIX на с. 537, табл. IV на с. 512, табл. IX на с. 516] и [3, табл. П.3.2. и П.8.1.].
Таблица 5 Характеристики теплоносителей
Параметр Бензол Вода
Средняя температура t, ◦C 32 28
Число Прандтля Pr 7,5 5,74
Вычислим коэффициенты теплоотдачи с учетом поправки:
α1 = α1•(Pr/Prст)0,25; (2.27)
α2 = α2•(Pr/Prст)0,25; (2.28)
α1 = 664•(6,5/7,5)0,25 = 641 Вт/(м2•K);
α2 = 2483•(6,22/5,74)0,25 = 2533 Вт/(м2•K).
Определим коэффициент теплопередачи K по формуле (2.23):

Вычислим погрешность коэффициентов теплоотдачи:


Дальнейшее уточнение коэффициентов теплоотдачи, коэффициента теплопередачи, удельной тепловой нагрузки и других характеристик не требуется, т.к. погрешность между крайними значениями коэффициентов теплоотдачи не превышает 5%. Определим требуемую площадь поверхности теплопередачи Fтрб:


Так как Fпр ≈ Fтрб, т.е. 65 м2 ≈ 70 м2, то выбранный ранее теплообменник подходит для заданных условий работы. При этом запас площади поверхности теплопередачи  составит: