Нагрев и охлаждение трансформаторов - Киш Л.
Скачать (прямая ссылка):
Физические постоянные масла следует находить, исходя из этой температуры.
Так как при м2/с число Рейнольдса
то режим течения масла ламинарный и коэффициент теплоотдачи определяется уравнением (4-4).
Число Прандтля Prm = 88,3.
Число Грасгофа
При горизонтальном расположении труб число Нуссельта
При Вт/(м 0С)
Вт/( м2 0С)
Логарифмическая разность температур
Логарифмическая разность температур теплоносителей при прямотоке и противотоке определяется по формуле
где и представляют собой соответственно большую и меньшую разности температур между двумя теплоносителями (рис.4-12). Расчет логарифмической разности температур упрощается при использовании диаграммы рис. 4-12. Если по диаграмме определить параметр b, то (4-11)
Рис. 4-12. Диаграмма для определения логарифмической разности температур.
Для одно- и многоходовых охладителей с перекрестным током теплоносителей логарифмическую разность температур, найденную как для охладителей с прямотоком или противотоком, необходимо умножить на поправочный коэффициент е. Для двухходового охладителя с поперечным обдувом
при встречной и согласной циркуляции масла е определяется соответственно по рис. 4-13 и 4-14.
С учетом поправочного коэффициента е формула (4-11а) принимает вид:
(4-11б)
Рис. 4-13. Диаграмма для определения поправочного коэффициента 8 при встречной циркуляции масла и поперечном обдуве охладителя. Постоянным параметром является отношение теплоемкостей теплоносителей С1/Со. Масло в камере, соединяющей ходы, перемешивается.
Расчеты для стороны воздуха
Пусть средняя скорость воздуха равна 3,2 м/с, температура воздуха на входе в охладитель 320С, а средняя температура воздуха 500С. При этой температуре , кг/ м3; Дж/(кг 0С); Вт/(м0С).
Площадь поперечного сечения для потока воздуха м2.
Объемный расход воздуха
м3/с
Массовый расход воздуха
кг/с.
Осевой перепад температуры воздуха в охладителе
Расчет Ref : при ;;
м2/c; м/c;
Рис. 4-14. Диаграмма для определения поправочного коэффициента е при согласной циркуляции масла и поперечном обдуве охладителя. Постоянным параметром является отношение теплоемкостей теплоносителей C1 /C0. Масло в камере, соединяющей ходы, перемешивается.
Расчет коэффициента теплоотдачи производим по формуле (4-9):
Коэффициент теплоотдачи
Вт/(м2 0С)
Коэффициенты полезного действия ребер: со стороны масла согласно формулам (4-10а) и (4-10)
м-1
со стороны воздуха согласно формулам (4-2а) и (4-2)
Коэффициент теплопередачи
Найдем коэффициент теплопередачи отнесенный к площади внутренней поверхности гладкой трубы . Введем обозначения: kF, - коэффициент теплопередачи, отнесенный к площади поверхности - площадь поверхности внутренних ребер; F2 - площадь поверхности со стороны воздуха; и - КПД внутреннего и наружного оребрения соответственно; и - коэффициенты теплоотдачи со стороны масла и воздуха соответственно; - толщина стенки трубы; - коэффициент теплопроводности меди. Ввиду малой толщины стенки принято, что площадь поверхности трубы, соответствующая ее среднему диаметру, Fe=F01. Коэффициент теплопередачи определяется из уравнения
(4-12)
Входящие в это уравнение величины имеют следующие значения: м2; м2; м2; м; ; Вт/(м 0С); Вт/(м2 0С); Вт/(м2 0С).
Определим при этих данных коэффициент теплопередачи из уравнения (4-12)
; Вт/(м2 0С).
Перепады температуры
При числе труб охладителя, равном 270, длине одной трубы - 1,94 м и тепловом потоке Р= 100 000 Вт на 1 м длины трубы приходится тепловой поток
Вт
Перепад температуры со стороны масла (между маслом и стенкой трубы)
Перепад температуры со стороны воздуха (между стенкой и воздухом)
Перепад температуры по толщине стенки
Как показывает расчет, перепадом температуры по толщине стенки можно пренебречь и полная разность температур между маслом и воздухом составит:
Такой же результат получим при расчете через коэффициент теплопередачи
Определим теперь логарифмическую разность температур между маслом и воздухом по формуле (4-11).
Пусть и ,
Значение поправочного коэффициента определяется по диаграммам рис. 4-13 и 4-14. Воспользуемся данными для охлаждения с поперечным обдувом и встречной циркуляцией по рис. 4-13. Примем, что. Тогда
Рис. 4-15. Изменение температуры теплоносителей вдоль поверхности теплообмена охладителя при тепловом потоке 100 кВт.
Это значение логарифмической разности температур ненамного отличается от полученного выше значения полного перепада температуры. Фактическое превышение температуры масла будет таким, чтобы логарифмическая разность температур и полный перепад температуры, соответствующий коэффициенту теплопередачи, были равны друг другу. При расчете логарифмической разности температур было принято, что . Из рис. 4-13 видно, что при параметре K=0,1455 (см. ниже), представляющем собой отношение теплоемкости воздуха к теплоемкости масла, поправочный коэффициент 8 действительно близок к единице. Изменение температуры масла и воздуха вдоль поверхности теплообмена приведено на рис. 4-15.
Коэффициент полезного действия процесса теплопередачи теплообменника
