3 / 11
Интенсификация теплообмена в аппаратах холодильных и криогенных установок
Инженерный журнал: наука и инновации
# 5·2017 3
Плотность газа
3
, кг/м
ρ
....................1,2
Температура потока
воздуха
1
K
,
T
.....................................310
Теплоемкость воздуха
Дж/кг K
,
p
С
⋅
.....................................1005
Число Прандтля для воздуха
Pr
......0,7
Теплопроводность воздуха
в
, Вт/м K
λ
⋅
........................................ 0,022
Межтрубное пространство................ Жидкость — вода
Температура потока
жидкости
2
K
,
T
..................................300
Коэффициент теплоотдачи
к внешней стенке
2
2
Вт/м K
,
α
⋅
.......4000
По методике [2] проведен расчет параметров ребра и найдено
значение его КПД, указывающего, насколько изменились показатели
теплообмена. Затем был выявлен КПД оребренной поверхности, ко-
торый следует учитывать при определении передаваемой теплоты.
В программе АСКОН КОМПАС-3D V15.1 (учебная версия) постро-
ены трехмерные твердотельные модели внутритрубного пространства
для шести видов (см. рис. 1). По этим моделям определены геометри-
ческие параметры — высота ребра, периметр и площадь его попереч-
ного сечения. Площадь сектора
S
(сектором является часть трубы,
ограниченная поверхностями звезды и внутренним диаметром трубы)
и его периметр
F
представлены в табл. 1. Эквивалентный диаметр, м,
рассчитан по формуле
экв
4 .
S
d
F
=
Таблица 1
Геометрические характеристики труб
Параметр
Труба
∗
а
б
в
г
д
е
Площадь сектора
S
,
⋅
10
–6
м
2
3,207 6,977 14,52
29,6
48,45
227
Периметр сектора
F
, м
0
,007 0,012 0,016 0,
022 0,028 0,053
Диаметр трубы
d
,
⋅
10
–3
м
1,73
2,41
3,54
5
7
17
∗
а
–
е
— см. рис. 1.
Расчет гидравлических потерь приведен следующим образом.
Вначале найдено число Рейнольдса (Re), далее в соответствии с ти-
пом потока (турбулентным или ламинарным) по критериальным
зависимостям были вычислены гидравлические потери в трубе
(табл. 2).