Название: Сборник задач по геометрии и алгебре - учебное пособие (Денисов В. И., Чубич В. М.)

Жанр: Экономика

Просмотров: 1458


1.3. выбор геометрии оребрения

 

Окончательный выбор типа оребрения связан в значительной степени с общей компоновкой теплообменника. Это вызвано тем, что с помощью расстояния между пластинами при прочих равных условиях можно задать общую компоновку теплообменника.

а) Определение скорости теплоносителей

Зная режим и параметры теплоносителя, ориентировочную геометрию, можно определить требуемую скорость воздуха:

.                             (П.III 1.12)

Теплофизические свойства воздуха  ρ и μ вычисляются по фор-

мулам:

 и             (П.III 1.13)

и позволяют рассчитать скорость V с учетом давления, при котором находится теплоноситель. Для компактных теплообменников счита-ется нормальным следующий диапазон скоростей: V = 10 ... 50 м/с, причем на высоком давлении скорости могут быть и больше.

б) Определение живого сечения для теплоносителей

Живое сечение для горячего Sг и холодного Sх теплоносителей при любой компоновке теплообменника рассчитывается одинаково, из условия задания требуемой скорости теплоносителя:

.                            (П.III 1.14)

Поправочный коэффициент gх = 0,66 ... 0,9 применяется только для холодного теплоносителя и при наличии обводного канала. Причем меньшие значения gх задаются для наиболее тяжелых режимов работы конденсатора, а большие значения gх – для легких. Значение (1 –  gх) соответствует доле воздуха, поступающей в обводной канал.

в) Эквивалентная длина оребренного пакета

Эквивалентные длины горячего Lг и холодного Lх пакетов

являются промежуточными параметрами, удобными для анализа

и выбора компоновки теплообменника. Они вычисляются по

формуле

.                  (П.III 1.15)

Подпись:  
Рис. П.III 1.2. Схема влияния «эквивалентной длины» оребренного 
пакета на компоновку теплообменника L1, L2  – эквивалентные 
длины пары оребренных пакетов, a, b (lx, lг) – габариты теплообменника, H1, H2  – высота оребренных пакетов; 1, 2 – индексы горячего 
                                          и холодного оребрения
По своему смыслу это длина одиночного пакета (рис. П.III 1.2), необходимая для создания живого сечения S при расстоянии между пластинами h. Параметр знаменателя в скобках учитывает запас длины, необходимый из-за перекрытия части сечения ребрами.

Если эквивалентные длины горячего и холодного пактов равны

Lг = Lх, то они образуют квадратный в плане теплообменник из двух оребрённых пластин. «Нарезав» одиночные пакеты на Nг и Nх частей, получим теплообменник из N = Nг + Nх пакетов.

При этом важно то, что теплообменник из N пакетов останется в плане близким к квадрату, так как Nг и Nх не могут различаться больше чем на единицу. Если же Lг < Lх (рис. П.III 1.2), то в плане получится прямоугольный теплообменник с «зажатым» горячим и «расширенным» холодным трактами.

г) Определение высоты оребрения

Из формулы (П.III 1.15) видно, что расстояние между пластинами, (высота оребрения h) в значительной степени влияет на эквивалентную длину L: чем больше h, тем короче длина одиночного пакета. Используя этот факт, можно получать любую необходимую длину L, а значит, и компоновку теплообменника в целом. При этом существуют следующие правила выбора компоновки.

Если необходимо получить однозаходный конденсатор с минимальным объемом, высокой термической эффективностью и небольшими потерями, то с помощью подбора высоты оребрения hг и hх надо обеспечить условие Lг ≈ Lх. Поэтому в случае Sг < Sx выбирают оребрение так, чтобы hг < hх. Если же по какой-то причине оребрение должно быть одинаковым hг = hх, то условие Sг < Sx приводит к «вытянутому» конденсатору, проигрывающему «кубическому» с точки зрения экономичности.

Для получения экономичного многозаходного теплообменника, например с Z горячими ходами, подбором высоты оребрения обеспечивается выполнение условия ZLг ≈ Lх. Смысл условия остается тем же: несмотря на добавление ходов, теплообменник в целом должен «стремиться» к кубической форме, имеющей минимальный объем.

Высота оребрения h, шаг ребер hр и толщина ребра δр для ряда типовых, изготавливаемых в промышленности оребрений приведены в работах [1, 11], а также в главе 2 и приложении I настоящей работы.