Тепловой расчет обрезной батареи

Тепловой расчет обрезной батареи



Определить площадь поверхности охлаждения батареи, изготовленной из оребренных труб для следующих условий:

– холодопроизводительность Qо=8000 Вт

– параметры воздуха в камере: tк=-10оС φ=90%

– рабочее вещество – промежуточныйхладоноситель

– тип батареи – однородная

– труба – стальная dн×δтр=38×2,25 мм

– ребра круглые: hр=46 мм, δр=1 мм, Sр=35,7 мм

– материал ребра – сталь

– шаг трубы S1=120 мм

– толщина слоя инея δи=5 мм



Геометрические характеристики теплопередающего элемента

Наружная поверхность ребра







Наружная поверхность трубы между двумя соединеными ребрами

Полная наружная поверхность ребристого элемента







Внутренняя поверхность трубы ребристого элемента

Коэффициент оребрения теплообменной поверхности, отнесенный к внутренней поверхности трубы

Коэффициент оребрения, отнесенный к наружной поверхности трубы






Температура промежуточногохолодоносителя

оС

Температура поверхности инея принимается из условия



tпх≤ tн ≤ tк



Принимаем tи=-16,6 оС

Определяющая температура влажного воздуха



оС



10. Теплофизические свойства воздуха при определяющей температуре:

– кинематическая вязкость V=12,3×10-6м2/с

– коэффициент теплопроводности λ=2,41×10-2 Вт/м×К

– число Прандля Рr=0,707

11. Определяющий размер со стороны воздуха







Теплообмен со стороны влажного воздуха

12. Приведенный коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности инея

13. Приведенный коэффициент теплоотдачи от воздуха к металлической поверхности теплопередающего элемента



λи =0,2 Вт/м×К – коэффициент теплопроводности инея


14. Конвективный коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности инея







15. Критерий Нуссельта







16. Критерий Грасгофа







g=9,8 м/с2 – ускорение от свободного падения

βв – коэффициент объемного расширения воздуха







17. Коэффициентвлаговыпадения







dк – влагосодержание воздуха в камере







dк=3,315 г./кг – влагосодержание насыщенного воздуха при tк

dи’’=2,104 г./кг – влагосодержание насыщенного воздуха при tи

r=2836 кДж/кг – теплота фазового перехода

iw=2,09tи=2,09×(-16,6)=34,69 кДж/кг

Ср-теплоемкость влажного воздуха



Ср=1,006+1,86dm=1,006+1,86×2,709×10-3=1,0011

dm=0,5 (dк+dи’’)=0,5 (3,315+2,104)=2,709 г./кг



18. Лучистый коэффициент теплоотдачи

ε1=0,97 – степень черноты инея

ε2=0,88 – степень черноты груза

ψ-общий коэффициент облучения



ψ=ψ1×ψ2=0,5×0,75=0,375

Dр/dт=134,5/42,5=3,16		Sр/dт=35,7/42,5=0,84		ψ1=0,5

S1/Dр=180/134,5=1,33		ψ2=0,75



19. Угловой коэффициент теплоотдачи, отнесенный ко всей наружной поверхности ребристого элемента







hy – условная высота ребра. Для круглых ребер







Теплообмен со стороны рабочего тела

20. Коэффициент теплоотдачи со стороны холодоносителяR-12

Определяем критерий Рейнольдса

ω=0,7 м/с – скорости движения фреона в трубах. Теплофизические свойства фреона принимаем его температуре концентрации, соответсвующей температуре его замерзания



tзам=tо – 8=-20 – 8=-28 оС



Свойства хладоагентаVпх=4,6×10-6м2/с, λпх=0,525 Вт/м×К, рr=33.

Критерий Нуссельта

Nu=0,021Re0,8рr0,43εпер=0,021×57820,8×330,43×0,95=91,74

εεпер=0,95 – поправка на переходной режим.



21. Коэффициент теплопередачи батареи, отнесенный к наружной поверхности

Проверка принятой ранее температуры поверхности инея и определения площади наружной поверхности батареи

22. Плотность теплового потока, отнесения к наружной поверхности

23. Принятая разность температур воздуха и поверхности инея



∆t=tк – tи=-10 – (-16,6)=6,6 оС



24. Расчетная разность температур



∆tр=gн/апр»=73,08/6,64=11 oC



25. Погрешность составляет