Тепловой расчет обрезнойбатареи
Определить площадьповерхности охлаждения батареи, изготовленной из оребренных труб для следующихусловий:
– холодопроизводительностьQо=8000 Вт
– параметры воздухав 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
Геометрическиехарактеристики теплопередающего элемента
1. Наружнаяповерхность ребра
/>
2. Наружнаяповерхность трубы между двумя соединеными ребрами
3. Полнаянаружная поверхность ребристого элемента
/>
4. Внутренняяповерхность трубы ребристого элемента
5. Коэффициенторебрения теплообменной поверхности, отнесенный к внутренней поверхности трубы
6. Коэффициенторебрения, отнесенный к наружной поверхности трубы
/>
7. Температурапромежуточногохолодоносителя
оС
8. Температураповерхности инея принимается из условия
tпх≤ tн ≤ tк
Принимаемtи=-16,6 оС
9. Определяющаятемпература влажного воздуха
/>оС
10.Теплофизические свойства воздуха при определяющей температуре:
– кинематическаявязкость V=12,3×10-6м2/с
– коэффициенттеплопроводности λ=2,41×10-2 Вт/м×К
– числоПрандля Рr=0,707
11.Определяющий размер со стороны воздуха
/>
Теплообмен со стороны влажноговоздуха
12. Приведенныйкоэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности инея
13. Приведенныйкоэффициент теплоотдачи от воздуха к металлической поверхности теплопередающегоэлемента
λи =0,2Вт/м×К – коэффициент теплопроводности инея
14. Конвективныйкоэффициент 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 – влагосодержаниевоздуха в камере
/>
dк=3,315 г./кг –влагосодержание насыщенного воздуха при tк
dи’’=2,104 г./кг – влагосодержаниенасыщенного воздуха при tи
r=2836 кДж/кг – теплотафазового перехода
iw=2,09tи=2,09×(-16,6)=34,69кДж/кг
Ср-теплоемкостьвлажного 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)=2,709г./кг
18. Лучистый коэффициенттеплоотдачи
ε1=0,97 –степень черноты инея
ε2=0,88 –степень черноты груза
ψ-общий коэффициентоблучения
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 коэффициенттеплоотдачи, отнесенный ко всей наружной поверхности ребристого элемента
/>
hy – условная высота ребра.Для круглых ребер
/>
Теплообмен со сторонырабочего тела
20. Коэффициенттеплоотдачи со стороны холодоносителяR-12
Определяем критерийРейнольдса
ω=0,7 м/с –скорости движения фреона в трубах. Теплофизические свойства фреона принимаемего 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 напереходной режим.
21. Коэффициенттеплопередачи батареи, отнесенный к наружной поверхности
Проверка принятой ранеетемпературы поверхности инея и определения площади наружной поверхности батареи
22. Плотность тепловогопотока, отнесения к наружной поверхности
23. Принятая разностьтемператур воздуха и поверхности инея
∆t=tк – tи=-10 – (-16,6)=6,6 оС
24. Расчетная разностьтемператур
∆tр=gн/апр»=73,08/6,64=11oC
25. Погрешностьсоставляет
/>