Vamzdinio korpusinio šilumokaičio projektavimas ir skaičiavimai

Eil. Nr. Parametras Simbolis Matavimo vienetas Skaitinė vertė Šildantysis agentas, transportuojamas (nurodyti, kur ir kokiu būdu)* 1 Tankis 1 kg/m3 0,7 2 Debitas G1 kg/h 12900 3 Dinaminė klampa 1 Pa s 0,000025 4 Šilumos laidumo koeficientas 1 W/(mK) 0,058 5 Specifinė šiluma C1 J/(kgK) 1400 6 Temperatūra įtekant į šilumokaitį t11 C 15 7 Temperatūra ištekant iš šilumokaičio t21 C 70 8 Vertikalus aukštis h1 m 8 9 Horizontalus vamzdyno ilgis l1 m 2 10 Alkūnių skaičius vamzdyne n1 5 Šildomasis agentas, transportuojamas (nurodyti, kur ir kokiu būdu)* 1 Tankis 2 kg/m3 0,86 2 Debitas G2 kg/h 14000 3 Dinaminė klampa 2 Pas 0,000043 4 Šilumos laidumo koeficientas 2 W/(mK) 0,061 5 Specifinė šiluma C2 J/(kgK) 2200 6 Temperatūra įtekant į šilumokaitį t12 C 300 7 Temperatūra ištekant iš šilumokaičio t22 C 8 Vertikalus aukštis h2 m 9 9 Horizontalus vamzdyno ilgis l2 m 7 10 Alkūnių skaičius vamzdyne n2 2 11 Aplinkos temperatūra ta C 12 * – agentas  skystis arba dujos; kur  vamzdinėje arba tarpvamzdinėje erdvėje; kokiu būdu  savitaka, transportuojama siurbliu arba ventiliatoriumi. Užduotį gavau: Orinta Žiupkienė Projekto vadovas: doc. B. Leskauskas Parašas Parašas Data Data T U R I N Y S Pratarmė 4 1. Įvadas 5 2. Pradiniai duomenys 5 3. Skaičiavimai naudojant šilumos balanso lygtis. 6 4.Konstrukciniai vamzdinio korpusinio šilumokaičio skaičiavimai 6 4.1 Vamzdinės erdvės skaičiavimas 6 4.2 Tarpvamzdinės erdvės skaičiavimas 9 5. Šilumos perdavimo koeficiento skaičiavimas 11 5.1 Šilumos atidavimo koeficiento vamzdinėje erdvėje skaičiavimas 12 5.2 Šilumos atidavimo koeficiento tarpvamzdinėje erdvėje skaičiavimas 12 6. Vidutinio temperatūrų skirtumo šilumokaityje skaičiavimas 13 7. Šilumos perdavimo paviršiaus ir vamzdžių ilgio skaičiavimas 15 8. Pertvarų tarpvamzdinėje erdvėje skaičiavimas 16 9. Agentų įtekėjimo/ištekėjimo atvamzdžiuose skaičiavimas 17 10. Hidromechaniniai skaičiavimai 17 11. Suvestinė ir optimalaus varianto rezultatų lentelės 19 12. Šilumokaičio izoliacijos sluoksnio skaičiavimas 19 13. Išvados 21 14. Saugi projektuojamo aparato eksploatacija 21 Literatūra 21 Priedai 22 1 priedas. Optimalūs agentų greičiai vamzdžiuose 22 2 priedas. Vamzdinių korpusinių šilumokaičių gamyboje naudojami vamzdžiai 22 3 priedas. Pataisos koeficiento l reikšmės, kai tekėjimas laminarinis 22 4 priedas. Koeficiento KK reikšmės 22 5 priedas. Pataisos koeficiento l reikšmės, kai tekėjimas turbulentinis 23 6 priedas. Šilumokaityje esančių vietinių kliūčių koeficientų reikšmės 23 7 priedas. Skysčių tūrinės plėtros koeficiento reikšmės, kai temperatūra 20 ºC 23 8 priedas. Skysčių ir vandeninių tirpalų tūrinės plėtros koeficiento β reikšmės () 24 9 priedas. Šilumos atidavimo vandeniui ir orui koeficientų reikšmės 25 10 priedas. Kietų medžiagų šilumos laidumo koeficientų reikšmės 0...100 ºC temperatūroje 25 11 priedas. Orientacinės šilumos perdavimo koeficientų K reikšmės 26 12 priedas. Šilumos atidavimo kriterijų lygtys, esant natūraliai konvekcijai 26 13 priedas. Trinties koeficiento  priklausomybė nuo Re ir savitajam šiurkštumui atvirkščio dydžio d/e 27 14 priedas. Titulinio lapo pavyzdys 28 15 priedas. Projekto užduoties pavyzdys 29 Pratarmė Chemijos inžinerijos kursinis projektas yra privalomas visiems Cheminės technologijos fakulteto studentams, klausantiems modulį „Chemijos inžinerija 2“. Kursinis projektas yra baigiamasis chemijos inžinerijos kurso darbas, kurį atliekant reikia praktiškai pritaikyti modulio studijų metu įgytas teorines žinias. Paruoštas ginti projektas susideda iš aiškinamosios ir grafinės dalių. Aiškinamajame rašte turi būti tokios dalys: užduotis, turinys, įvadas, trumpas projektuojamo aparato aprašymas, pradiniai duomenys, projektuojamo aparato skaičiavimai, išvados, saugios aparato eksploatacijos aprašas, literatūros sąrašas. Galimos kursinio projekto temos: Suprojektuoti vamzdinį korpusinį šilumokaitį; Suprojektuoti daugiakorpusį garintuvą; Suprojektuoti džiovyklą. Šiuose metodiniuose nurodymuose pareikti vamzdinio korpusinio šilumokaičio skaičiavimai. Projektavimui palengvinti kompiuterinėje EXCEL programoje yra parengtos lentelės-trafaretai. Jos yra įrengtos kiekviename Cheminės technologijos fakulteto kompiuterių klasės kompiuteryje arba dėstytojas pateikia jas studentui diskelyje. Skaičiavimai atliekami pagal EXCEL programą, o jų rezultatai perkeliami baigus perkeliami į WORD terpėje sukurtą dokumentą – aiškinamąjį raštą. 1. Įvadas Įvade trumpai aprašoma šilumokaičių klasifikacija, pagrindiniai projektuojamo šilumokaičio privalumai ir trūkumai, lyginant juos su kitų konstrukcijų šilumokaičiais. Aptariami ir pagrindžiami pasirinkti agentai, jų transportavimo būdas, šilumokaičio erdvė (vamzdinė ir tarpvamzdinė). Nurodomas darbo tikslas. Darbo tikslas – suprojektuoti vamzdinį korpusinį šilumokaitį, kuriame transportuojama (teka savitaka): • šildomasis agentas, pvz., nafta, – vamzdžiais; • šildantysis agentas, pvz., vanduo, – tarpvamzdinėje erdvėje. 2. Pradiniai duomenys Pradinių duomenų lentelė atkeliama iš kompiuterių klasėje esančių serverių ir išsaugoma atskiru failu, arba ją studentui pateikia dėstytojas diskelyje. Pagrindiniai duomenys, reikalingi šilumokaičiui suprojektuoti pateikti 1.1 ir 1.2 lentelėse. 1.1 lentelė. Pradiniai projektavimo duomenys. Eil.Nr. Parametras Matavimo vienetas Agentas vamzdžiuose Agentas tarpvamzdinėje erdvėje simbolis vertė simbolis vertė 1 Agento pavadinimas   šildomasis šildantysis 2 Debitas (sąnaudos) kg/h G1 12900 G2 14000 3 Į šilumokaitį įtekančio agento temperatūra C t11 15 t21 300 4 Iš šilumokaičio ištekančio agento temperatūra C t12 70 t22 278 1.2 lentelė. Agentų fizikinės ir šiluminės savybės. Eil.Nr. Parametras Matavimo vienetas Agentas vamzdžiuose Agentas tarpvamzdinėje erdvėje simbolis vertė simbolis vertė   Agento agregatinė būklė     1 Vidutinė agento temperatūra C t1vid 42,5 t2vid 289 2 Tankis, esant tvid kg/m3 1 0,7 2 0,86 3 Specifinė šiluma, esant tvid J/(kgK) c1 1400 c2 2200 4 Dinaminė klampa, esant tvid Pas 1 0,000025 2 0,000043 5 Šilumos laidumo koeficientas, esant tvid W/(mK) 1 0,058 2 0,061 6 Sienelės paviršiaus temperatūra C ts1 44,5 ts2 291 7 Tūrio plėtimosi koeficientas 1/K 1 0,003169572 2 0,001779359 8 Agento temperatūrų pokytis laips. 1 55 2 22 9 Vertikalus vamzdyno aukštis m h1 8 h2 9 10 Horizontalus vamzdyno ilgis m l1 2 l2 7 11 Alkūnių skaičius   n1 5 n2 2 12 Suapvalinimo spindulio ir skersmens santykis         13 Aplinkos oro temperatūra C ta 12     Šilumokaityje esančių skysčių ir dujų tankių, jų dinaminės klampos, specifinės šilumos, virimo arba kondensacijos šilumos, šilumos laidumo koeficientų ir kitų parametrų vertės gali būti parinktos iš žinynų. Pasirenkant duomenis iš lentelių, dažnai reikia atlikti jų interpoliaciją. Pvz., tiriama tiesinė priklausomybė y = f(x) ir reikia rasti y reikšmę, pagal x reikšmę, kurios lentelėje nėra. Tada pagal x1 ir x2 (kai x2 > x > x1) parenkamos y1 ir y2 vertės. Ieškoma y vertė apskaičiuojama pagal lygtį: Vidutinė agento temperatūra apskaičiuojama taip , (1.1) ; (1.2) čia: ti,į, ti,iš – į šilumokaitį įtekančio ir iš jo ištekančio agento temperatūra, C a –sienelės ir vidutinės agento temperatūrų skirtumas, C (imama a = 2...5 C); + – kai skaičiuojama pagal šildomojo agento vidutinę temperatūrą, - – kai skaičiuojama pagal šildančiojo agento vidutinę temperatūrą. 3. Skaičiavimai naudojant šilumos balanso lygtis Naudojant šilumos balanso lygtis apskaičiuojamas šilumos srautas  ir vieno iš agentų trūkstamas pradinis duomuo (debitas arba temperatūra). Šilumos balanso lygtyse šildančiojo (jis yra ir auštantysis) agento parametrams ir šilumos srautams suteikiamas indeksas a, o šildomojo (aušinančiojo) indeksas š. Dažnai būna ir antras indeksas: į – agentui įtekant į aparatą; i – agentui ištekant iš aparato, at – atiduotas šilumos srautas, g – gautas šilumos srautas, n – šilumos nuostoliai, e – šilumos nuostolių dalis nuo naudingai sunaudoto šilumos kiekio (parenkamas intervale e = 0,03....0,05). Šildančiojo agento šilumos balanso lygtis, kai jo agregatinė būklė nekinta: , (1.3) čia Ga – šildančiojo agento debitas, kg/s; ca,į – šildančiojo agento specifinė šiluma, J/(kgK), t – temperatūra, C;  – šilumos srautas, W, t. y. šilumos kiekis, J/s. Šildantysis agentas į aparatą įneša didesnį šilumos srautą negu jis išsineša, nes dalį šilumos atiduoda šildomajam agentui. Šildančiojo agento atiduotas šilumos srautas apskaičiuojamas pagal lygtį: , (1.4) Šilumos balanso lygtis šildomajam agentui, kai jo agregatinė būklė nekinta: , W (1.5) čia: Gš – šildomojo agento debitas, kg/s; cš,įį – šildomojo agento specifinė šiluma, J/(kgK); t – temperatūra, C;  – šilumos srautas, W. Šildomojo agento išneštas šilumos kiekis lygus jo įnešto į aparatą ir iš šildančiojo agento gauto šilumos kiekių sumai, todėl šildomojo agento gautą šilumos kiekį galima apskaičiuoti pagal lygtį , (1.6) Šilumos balanso lygtys: , (1.7) arba , (1.7a) , (1.7b) Trūkstamas dydis 1.1 lentelėje (debitas arba temperatūra) apskaičiuojamas pagal 1.7b lygtį. Naudojant šilumos balansų (1.3), ...., (1.7a) lygtis, apskaičiuojami 1.3 lentelėje nurodyti šilumos srautai. Gauti skaičiavimo rezultatai pateikiami 1.3 lentelėje ir atvaizduojami grafiškai stulpeline diagrama. 1.3 lentelė. Šilumos srautai šilumokaityje , W Nr. Pavadinimas Simbolis Vertė 1 1-mo agento į aparatą įneštas šilumos srautas   75250,00 2 1-mo agento iš aparato išneštas šilumos srautas   351166,67 3 1-mo agento gautas šilumos srautas   275916,67 4 2-ro agento į aparatą įneštas šilumos srautas   2566666,667 5 2-mo agento iš aparato išneštas šilumos srautas   2378444,444 6 2-mo agento atiduotas šilumos srautas   286953,3333 7 šilumos nuostolių į aplinką srautas   11036,67 Pastaba.1.3 lentelės 3-ioje ir 6-toje eilutėje paliekamas arba žodis gautas arba atiduotas. 4. Konstrukciniai vamzdinio korpusinio šilumokaičio skaičiavimai Skaičiavimai leidžia parinkti optimalų vamzdžių skaičių ir skersmenį, jų išdėstymą rėtinėje plokštėje, ėjų skaičių šilumokaityje. Šią projekto dalį sudaro vamzdinės ir tarpvamzdinės erdvės, įtekėjimo ir ištekėjimo atvamzdžių bei pertvarų tarpvamzdinėje erdvėje skaičiavimas. 4.1. Vamzdinės erdvės skaičiavimas Kai esama sistema yra skystis-dujos, dažniausiai laikoma, kad vamzdžių viduje teka skystis, o tarpvamzdinėje erdvėje dujos. Kai abu agentai yra tos pačios agregatinės būklės, pvz., skystis-skystis, laikoma, kad vamzdžių viduje teka šildomasis agentas. Skaičiavimai pradedami laikant, kad vamzdžiuose ir tarpvamzdinėje erdvėje yra po vieną ėją. Ėjų pertvaros ir jų išdėstymo schemos pateiktos 1 paveiksle. Iš 1 priedo pagal agento cheminę kilmę ir jo judėjimo būdą (vamzdžiuose ar tarpvamzdinėje erdvėje) vamzdžiuose tekančiam agentui parenkama pradinė greičio w vertė ir jo keitimo žingsnis (žingsnis imamas toks, kad optimaliame greičio reikšmių intervale būtų dešimt reikšmių imtinai). Keičiant greičio reikšmę pasirinktu žingsniu užpildoma 1.4 lentelė. Iš 2 priedo parinkus šilumokaičiui projektuoti naudojamų vamzdžių išorinius skersmenis, sienelės storius ir duomenis perkėlus į 1.5 ir 1.6 lenteles, apskaičiuojamos projekte naudojamų vamzdžių vidinio skersmens vertės. Skysčiams rekomenduojama naudoti ne didesnio, o dujoms – ne mažesnio kaip 57 mm išorinio skersmens vamzdžius. Pagal masės debito (1.8) lygtį apskaičiuojamas vamzdžių pluošto vamzdinės erdvės skerspjūvio plotas ir užpildoma 1.7 lentelė. (1.8) čia fi – vamzdžių pluošto skerspjūvio plotas, m2; Gi – vamzdžiais tekančio agento masės debitas, kg/h; i – tankis, kg/m3; wi – tekėjimo greitis, m/s. 1.4 lentelė. Vamzdinės erdvės skerspjūvio ploto skaičiavimo rezultatai Eilės Nr. Vidutinis tekėjimo greitis w, m/s Vamzdžių pluošto skerspjūvio plotas fi ,m2 1 2 2,55952381 2 2,2 2,326839827 3 2,4 2,132936508 4 2,6 1,968864469 5 2,8 1,828231293 6 3 1,706349206 7 3,2 1,599702381 8 3,4 1,505602241 9 3,6 1,421957672 10 3,8 1,347117794 11 4 1,279761905 1 pav. Ėjų skaičiaus didinimo pertvaros ir jų išdėstymo schemos: a – lygiagrečiosios; b – radialinės; c – lankinės ir mišriosios;. š šildomojo agento judėjimo (vamzdinėje erdvėje) kryptis; a--- šildančiojo agento judėjimo (tarpvamzdinėje erdvėje) kryptis 1.5 lentelė. Naudojamų vamzdžių skersmuo ir sienelės storis Eilės (varianto) Nr. 1 2 3 4 5 6 Išorinis skersmuo diš, m 0,057 0,076 0,089 0,108 0,133 0,159 Sienelės storis , m 0,004 0,004 0,005 0,004 0,004 0,0045 Vidinis skersmuo dv, m 0,049 0,068 0,079 0,1 0,125 0,15 Pastaba. Skaičiavimams palengvinti rekomenduojamas vertikalus 1.5 lentelės variantas 1.6 lentelė. Naudojamų vamzdžių skersmuo ir sienelės storis, m Eilės Nr. Išorinis skersmuo diš, m Sienelės storis , m Vidinis skersmuo dv, m 1 0,057 0,004 0,049 2 0,076 0,004 0,068 3 0,089 0,005 0,079 4 0,108 0,004 0,1 5 0,133 0,004 0,125 6 0,159 0,0045 0,15 Apskaičiavus vidinį vamzdžių skersmenį iš (1.9) lygties, apskaičiuojamas vamzdžių skaičius vienoje vamzdinės erdvės ėjoje z1: (1.9) Užpildoma 1.7 lentelė. 1.7 lentelė. Vamzdžių skaičiaus vienoje ėjoje skaičiavimo rezultatai Eil. Nr. Tekėjimo greitis wi, m/s Vamzdžių skerspjūvis fi, m2 Vamzdžių skaičius z11-je ėjoje, kai jų vidinis skersmuo , m 0,049 0,068 0,079 0,1 0,125 0,15 1 2 2,55952381 1356,264729 704,236941 521,774013 325,6391615 208,4090634 144,7285162 2 2,2 2,326839827 1232,967936 640,2154009 474,3400118 296,0356014 189,4627849 131,5713784 3 2,4 2,132936508 1130,220608 586,8641175 434,8116775 271,3659679 173,6742195 120,6070969 4 2,6 1,968864469 1043,280561 541,7207238 401,3646254 250,4916627 160,3146641 111,3296279 5 2,8 1,828231293 968,760521 503,0263864 372,6957236 232,5994011 148,8636167 103,3775116 6 3 1,706349206 904,1764862 469,491294 347,849342 217,0927743 138,9393756 96,48567749 7 3,2 1,599702381 847,6654558 440,1480881 326,1087581 203,5244759 130,2556646 90,45532264 8 3,4 1,505602241 797,802782 414,2570241 306,92589 191,552448 122,5935667 85,13442131 9 3,6 1,421957672 753,4804052 391,242745 289,8744517 180,9106453 115,782813 80,40473124 10 3,8 1,347117794 713,8235418 370,6510216 274,6179016 171,3890324 109,6889807 76,17290328 11 4 1,279761905 678,1323647 352,1184705 260,8870065 162,8195808 104,2045317 72,36425811 Pagal (1.10) lygtį apskaičiuojamas vamzdžių skaičius visoje rėtinėje plokštėje z:. (1.10) čia ė1 – ėjų skaičius vamzdžiuose. Užpildoma 1.8 lentelė: Skaičiavimams palengvinti, rekomenduojama 1.8 lentelę naudoti ir kai ėi = 1. 1.8 lentelė. Vamzdžių skaičiaus visoje rėtinėje plokštėje skaičiavimo rezultatai Eil. Nr. Tekėjimo greitis wi, m/s Vamzdžių skaičius z1 rėtinėje plokštėje, kai vidinis skersmuo, m 0,049 0,068 0,079 0,1 0,125 0,15 Ėjų skaičius vamzdžiuose ėi 1 1 1 1 1 1 1 2 1356,264729 704,236941 521,774013 325,6391615 208,4090634 144,7285162 2 2,2 1232,967936 640,2154009 474,3400118 296,0356014 189,4627849 131,5713784 3 2,4 1130,220608 586,8641175 434,8116775 271,3659679 173,6742195 120,6070969 4 2,6 1043,280561 541,7207238 401,3646254 250,4916627 160,3146641 111,3296279 5 2,8 968,760521 503,0263864 372,6957236 232,5994011 148,8636167 103,3775116 6 3 904,1764862 469,491294 347,849342 217,0927743 138,9393756 96,48567749 7 3,2 847,6654558 440,1480881 326,1087581 203,5244759 130,2556646 90,45532264 8 3,4 797,802782 414,2570241 306,92589 191,552448 122,5935667 85,13442131 9 3,6 753,4804052 391,242745 289,8744517 180,9106453 115,782813 80,40473124 10 3,8 713,8235418 370,6510216 274,6179016 171,3890324 109,6889807 76,17290328 11 4 678,1323647 352,1184705 260,8870065 162,8195808 104,2045317 72,36425811 2. pav. Vamzdžių išdėstymo šilumokaičiuose schemos: a – taisyklingais šešiabriauniais; b – apskritimais. Dažniausiai vamzdžiai išdėstomi taisyklingais šešiabriauniais (2 pav., a). Išdėsčius vamzdžius apskritimais (2 pav., b), kiekvienoje apskritiminėje eilutėje žingsnis tarp vamzdžių būna vis kitoks, todėl aparatą nepatogu gaminti. Pasirinkus vamzdžių išdėstymą bendraašiais taisyklingais šešiakampiais, pagal (1.11) lygtį apskaičiuojame vamzdžių skaičius a išorinio (didžiausio) šešiabriaunio kraštinėje o pagal (1.12) lygtį – vamzdžių skaičių b to paties šešiabriaunio įstrižainėje. (1.11) (1.12) arba , Užpildomos 1.9 ir 1.10 lentelės. 1.9 lentelė. Vamzdžių skaičiaus ilgiausioje šešiabriaunio kraštinėje skaičiavimo rezultatai Eil. Nr. Tekėjimo greitis wi, m/s Vamzdžių skaičius a ilgiausioje šešiabriaunio kraštinėje, kai vidinis skersmuo, m 0,049 0,068 0,079 0,1 0,125 0,15 Ėjų skaičius vamzdžiuose ėi 1 1 1 1 1 1 1 2 21,76040709 15,81869164 13,68489051 10,9145597 8,829847205 7,439704994 2 2,2 20,77081593 15,10554006 13,07099853 10,42951159 8,441720739 7,1161766 3 2,4 19,90764976 14,48349167 12,53552627 10,00641832 8,10316205 6,833958658 4 2,6 19,14609486 13,93466566 12,06308242 9,633120363 7,804443034 6,584943929 5 2,8 18,46766096 13,44573786 11,64219792 9,300556821 7,538314587 6,363091096 6 3 17,85824959 13,00654887 11,2641278 9,00181891 7,29924936 6,163793708 7 3,2 17,30689795 12,60919882 10,92207206 8,731534404 7,082949304 5,983469785 8 3,4 16,80493567 12,24743978 10,61065263 8,485454442 6,886015103 5,819286334 9 3,6 16,34540317 11,91625661 10,3255526 8,260168497 6,705718142 5,668969312 10 3,8 15,92264074 11,61157087 10,06326133 8,052903026 6,539839422 5,530669382 11 4 15,53199216 13,83002725 9,820890632 7,861376247 6,386553369 5,402865085 1.10 lentelė. Vamzdžių skaičiaus ilgiausioje šešiabriaunio įstrižainėje skaičiavimo rezultatai Eil. Nr. Tekėjimo greitis wi, m/s Vamzdžių skaičius b ilgiausioje šešiabriaunio įstrižainėje, kai vidinis skersmuo, m 0,049 0,068 0,079 0,1 0,125 0,15 Ėjų skaičius vamzdžiuose ėi 1 1 1 1 1 1 1 2 42,52081419 30,63738329 26,36978101 20,82911941 16,65969441 13,87940999 2 2,2 40,54163187 29,21108011 25,14199705 19,85902318 15,88344148 13,2323532 3 2,4 38,81529952 27,96698333 24,07105253 19,01283664 15,2063241 12,66791732 4 2,6 37,29218973 26,86933131 23,12616485 18,26624073 14,60888607 12,16988786 5 2,8 35,93532192 25,89147573 22,28439584 17,60111364 14,07662917 11,72618219 6 3 34,71649918 25,01309774 21,5282556 17,00363782 13,59849872 11,32758742 7 3,2 33,61379589 24,21839764 20,84414412 16,46306881 13,16589861 10,96693957 8 3,4 32,60987135 23,49487956 20,22130527 15,97090888 12,77203021 10,63857267 9 3,6 31,69080635 22,83251322 19,6511052 15,52033699 12,41143628 10,33793862 10 3,8 30,84528147 22,22314174 19,12652265 15,10580605 12,07967884 10,06133876 11 4 30,06398432 21,66005449 18,64178126 14,72275249 11,77310674 9,805730169 Kiekvienam vamzdžio išoriniam skersmeniui 1.10 lentelėje parenkamas dydis b, kuris lygus neporiniam sveikajam skaičiui arba mažiausiai nuo jo skiriasi. Pagal pasirinktą b reikšmę, esant tam pačiam skersmeniui ir agento tekėjimo greičiui, 1.9 lentelėje parenkama a vertė. a ir b vertės apvalinamos iki sveikojo skaičiaus ir surašomos 1.11 lentelėje. Pagal (1.13) lygtį patikrinama, ar tenkinama sąlyga (1.13) Jeigu (1.13) lygties sąlyga netenkinama, tada parenkama kita b ir a pora, kol bus nustatyta a ir b verčių pora, tenkinanti (1.13) lygtį. Jei esant tai pačiai vamzdžių skersmens vertei, kelios a ir b verčių poros tenkina (1.13) lygtį, imama ta pora, kurios šilumos atidavimas intensyvesnis, t. y. kuriuo atveju agento greitis vamzdyje w1 yra didesnis. Vienoje ėjoje turi būti sveikas vamzdžių skaičius z1 ir z2. Jeigu ištyrus visus agento tekėjimo greičio ir vamzdžio skersmens derinius negaunama sveikos z1 vertės, tai sveiką z1 vertę galima gauti dviem būdais: 1. Tarp vidinio korpuso paviršiaus ir ilgiausios šešiakampio kraštinės papildomai išdėstoma po 1, 2 arba 3 vamzdžius, t. y. ne šešiakampio kraštinėse papildomai išdėstoma iki 18 vamzdžių; 2. Padidinus b vertę vienetu, pagal (1.11) ir (1.12) lygtis perskaičiuojama z vertė. Paskui pagal (1.8), (1.9), (1.10) lygtis perskaičiuojamas agento tekėjimo greitis vamzdžiuose w1 ir patikrinama ar jo vertė telpa į optimalaus greičio intervalą skaičiuojamam atvejui (1 priedas). Jei w1 vertė netelpa į optimalaus greičio intervalą, skaičiavimai tikrinami nuo 4 lentelės. Priešingu atveju toliau skaičiuojama tarpvamzdinė erdvė. 1.11 lentelė. Agento greičių vamzdžių viduje w1 skaičiavimo rezultatai Eilės Nr. Parametro pavadinimas w1 vertė, kai vamzdžio vidinis skersmuo, m 0,049 0,068 0,079 0,1 0,125 0,15 1 ė1 – ėjų skaičius vamzdinėje erdvėje 1 1 1 1 1 1 2 ė2 – ėjų skaičius tarpvamzdinėje erdvėje 2 2 2 2 2 2 3 a 19 13 10 10 7 7 4 b 37 25 19 19 13 13 5 z pagal (1.11) lygtį 1027 469 271 271 127 127 6 z pagal (1.12) lygtį 1027 469 271 271 127 127 7 z1 1027 469 271 271 127 127 8 f1 1,938140022 1,704563616 1,329370446 2,13006 1,55971875 2,245995 9 w1 2,64121661 3,003142606 3,850730723 2,403241044 3,282032494 2,279189232 10 z2 =z/ė2 513,5 234,5 135,5 135,5 63,5 63,5 4.2. Tarpvamzdinės erdvės skaičiavimas Išdėsčius vamzdžius rėtinėje plokštėje, skaičiuojama tarpvamzdinė erdvė, t. y. nustatomas optimalus ėjų skaičius tarpvamzdinėje erdvėje ė2. Rezultatai surašomi į 1.12 ir 1.13 lenteles. Taikant toliau pateiktą tarpvamzdinės erdvės skaičiavimo metodiką, apskaičiuojamas tarpvamzdinėje erdvėje tekančio agento greitis w2, kai ėjų skaičius tarpvamzdinėje ertmėje ė2 = 1 ir vamzdžių išdėstymo rėtinėje plokštėje žingsnis t (3 pav.) turi minimalią vertę. Vamzdžių išdėstymo žingsnis apskaičiuojamas pagal (1.14) lygtį: (1.14) čia  – koeficientas, kurio skaitinė vertė  = 1,23...1,56, diš – išorinis vamzdžio skersmuo, m. Minimali t vertė gaunama, kai  = 1,23. Pasirenkama koeficiento  pradinė vertė ir, jeigu reikia, – jo keitimo žingsnis  (0,05...0,1). Pvz., tarpvamzdinėje erdvėje tekant skysčiui, pradinė  vertė lygi 1,23, o tekant dujoms, – 1,56. Kiekvienam vamzdžio skersmeniui ir apskaičiuotoms t vertėms pagal (1.15) lygtį apskaičiuojamas vamzdžių užimtas rėtinės plokštės plotas Fv. Pagal (1.16) lygtį apskaičiuojamas korpuso vidinis skersmuo D. Iš 2 priedo parinkus artimiausią standartinį korpuso vidinį skersmenį Ds, pagal (1.17) lygtį apskaičiuojamas korpuso (rėtinės plokštės) skerspjūvio plotas Fk. Apskaičiuotų Fk ir Fv skirtumas lygus pratekamajam tarpvamzdinės erdvės skerspjūvio plotui F2 ((1.18) lygtis). Tarpvamzdinėje erdvėje srauto greičiui w2 padidinti, įrengiamos su vamzdžių pluoštu lygiagrečios arba jam statmenos pertvaros (4 ir 5 pav.), sumažinančios pratekamąjį tarpvamzdinės erdvės skerspjūvio plotą. Vienos ėjos tarpvamzdinės erdvės skerspjūvio plotas f2 apskaičiuojamas pagal (1.19) lygtį. Fv su Fk santykis lygus rėtinės plokštės užpildymo koeficientui  ((1.20) lygtis). Kiekvienam vamzdžio skersmeniui pagal (1.21) lygtį apskaičiuojamas agento tekėjimo tarpvamzdinėje erdvėje greitis w2. Pagal (1.220 lygtį apskaičiuojamas tarpvamzdinės erdvės ekvivalentinis skersmuo dek, kuris vėliau naudojamas skaičiuojant šilumos atidavimo nuo vamzdžio paviršiaus tarpvamzdinėje erdvėje tekančiam agentui koeficientą 2. , (1.15) , (1.16) , (1.17) 3. pav. Vamzdžių išdėstymo rėtinėse plokštėse schema: t – žingsnis; s – atstumas tarp vamzdžių , m2 (1.18) , m2 (1.19) (1.20) 1.12 lentelė. Šilumokaičio korpuso skersmens skaičiavimo rezultatai Eil. Nr. Vamzdžių išorinis skersmuo, m Žingsnis tarp vamzdžių t Vamzdžių skaičius ilgiausioje Ėjų skaičius vamzdžiuose ė1 Korpuso skersmuo, m kraštinėje a įstrižainėje b rėtinėje plokštėje z apskaičiuotas standartinis 1 0,057 0,08892 19 37 1027 1 3,42912 3,4 2 0,076 0,11856 13 25 469 1 3,14944 3 3 0,089 0,13884 10 19 271 1 2,85512 2,8 4 0,108 0,16848 10 19 271 1 3,46464 3,4 5 0,133 0,20748 7 13 127 1 3,02176 3 6 0,159 0,24804 7 13 127 1 3,61248 3,6 1.13 lentelė. Tarpvamzdinės erdvės skaičiavimo rezultatai Eil. Nr. Vamzdžių išorinis skersmuo, m Ėjų skaičius tarpvamzdinėje erdvėje ė2 Skerspjūvio plotas, m2 Judėjimo greitis tarp vamzdžių w2, m/s Rėtinės plokštės užpildymo koeficientas  Tarpvamzdinės erdvės ekvivalentinis skersmuo, m rėtinės plokštės arba korpuso Fk vamzdžių Fv tarp vamzdžių Fl = F - Fv Vienos ėjos tarpvamzdinės erdvės f2 1 0,057 2 9,0746 2,619327555 6,455272445 3,227636223 2,802028179 0,288643858 0,033191031 2 0,076 2 7,065 2,12652104 4,93847896 2,46923948 3,662636906 0,300993778 0,040698789 3 0,089 2 6,1544 1,685073935 4,469326065 2,234663033 4,047110243 0,273799872 0,052875376 4 0,108 2 9,0746 2,48134104 6,59325896 3,29662948 2,743386147 0,273438062 0,064275866 5 0,133 2 7,065 1,763504855 5,301495145 2,650747573 3,411840396 0,249611444 0,084881316 6 0,159 2 10,1736 2,520389295 7,653210705 3,826605353 2,363433596 0,247738194 0,102438879 , (1.21) , (1.22) 4 pav. Šilumokaitis su išilgine pertvara, esant išilginiam vamzdžių aptekėjimui 5 pav. Skersinių pertvarų išdėstymo šilumokaityje schema Pagal srauto greitį tarp vamzdžių iš 1 priedo lentelės, atsižvelgiant į agento prigimtį, parenkamas agento transportavimo tarp vamzdžių būdas. Lyginant apskaičiuotas w2 vertes su pasirinktomis iš lentelės, galimi trys atvejai: 1. Srauto greitis w2 mažesnis už mažiausią optimalų, skysčiams tekant savitaka arba dujoms judant natūralia konvekcija. Šiuo atveju reikia mažinti tarpvamzdinės erdvės vienos ėjos pratekamąjį skerspjūvio plotą. Tai pasiekiama įrengiant tarp vamzdžių išilgines arba skersines pertvaras (4 arba 5 pav.), t. y. padidinant ėjų skaičių ė2. Tarpvamzdinės erdvės skaičiavimas su nauja ė2 verte kartojamas tol, kol srauto greičio vertė patenka į optimalaus greičio intervalą ir rezultatai surašomi į naujas 1.12 ir 1.13 lentelių kopijas, pakeitus lentelių numeracija, pvz., 1.12.1 ir 1.13.1). Analogiškai turi būti numeruojamos ir kitos perskaičiuojamos lentelės. 2. Srauto greitis w2 yra didesnis už didžiausią optimalų, skysčius transportuojant siurbliais o dujas – kompresoriais. Reikia didinti tarpvamzdinės erdvės pratekamojo skerspjūvio plotą F2, o tai galima padaryti didinant vamzdžių išdėstymo rėtinėje plokštėje žingsnį t. Šiuo būdu negavus norimo rezultato, turi būti didinamas ėjų skaičius vamzdinėje erdvėje ė1, įrengiant pertvaras šilumokaičio galvutėse (1 pav.). Skaičiavimai pakartojami su nauja ė1 reikšme (nuo 1.8 lentelės). Ėjų skaičius ir žingsnis tarp vamzdžių keičiamas, kol srauto greičio vertė patenka į optimalaus greičio intervalą. 3. Srauto greitis w2 telpa į pasirinktam transportavimo būdui agento optimalaus greičio intervalą tarpvamzdinėje erdvėje. Skaičiavimas tęsiamas. Tolesniuose skaičiavimuose naudojami tik tie vamzdžių ir agento tekėjimo vamzdžiais greičių deriniai, kuriuos naudojant greitis tarpvamzdinėje erdvėje telpa į optimalaus greičio intervalą. Tarpvamzdinėje erdvėje išilginės pertvaros turi vamzdžių pluoštą paskirstyti lygiomis dalimis (vamzdžių skaičius atskiroje tarpvamzdinės erdvės ėjoje z2 turi būti sveikasis skaičius). Jeigu gaunamas trupmeninis vamzdžių skaičius vienoje ėjoje, tai jis keičiamas iki artimiausio sveikojo skaičiaus. Vamzdžių skaičius rėtinėje plokštumoje perskaičiuojamas pagal tokią lygtį: z = ė2z2 (z2 – vamzdžių skaičius vienoje tarpvamzdinės erdvės ėjoje). Gavus naują z vertę, perskaičiuojamas vamzdžių skaičius vienoje vamzdinės erdvės ėjoje (z1 = z/ė1). Galimi tokie atvejai: • z1 gaunamas ne sveikas skaičius, tuomet z skaičių reikia keisti iki tokio, kad jis be liekanos dalytųsi iš ė1 ir ė2. Skaičiavimai kartojami 1.8 – 1.10 lentelėse. • z1 ir z2 gaunami sveikieji skaičiai. Toliau skaičiuojamas šilumos perdavimo koeficientas K. Kai didinant ėjų skaičių vamzdžiuose ir tarpvamzdinėje erdvėje negaunama reikalinga greičio tarpvamzdinėje erdvėje vertė (1 priedo lentelė), pakeičiama vamzdžiuose judančio agento transportavimo būdas, pvz., judėjimas savitaka pakeičiamas transportavimu siurbliais, ventiliatoriais ir pan. Pastaba. Literatūroje nenurodoma, kokie leistini maksimalūs ėjų skaičiai vamzdžiuose ir tarpvamzdinėje erdvėje. Didėjant ėjų skaičiui, didėja slėgio nuostoliai ir energijos sąnaudos agentui transportuoti, taip pat sudėtingiau pagaminti tokį šilumokaitį. Todėl rekomenduojama ėjų skaičių vamzdžiuose daryti ne didesnį kaip 12, tarpvamzdinėje erdvėje: išilgai jų turi būti – 6, skersai vamzdžių – tiek, kad atstumas tarp pertvarų būtų ne mažesnis kaip 0,5 m. Jeigu, ištyrus visas tekėjimo greičio vertes sveikos a ir b vertės negaunamos, keičiama z iki artimiausios vertės, suteikiančios a ir b sveikas vertes. Keisti galima dviem būdais: 1. Vienu vamzdžiu padidinamas vamzdžių skaičius tarp vidinio korpuso paviršiaus ir ilgiausios šešiabriaunio briaunos, t. y. išdėstant iki 6 vamzdžių ne šešiakampio briaunose; 2. Pakeitus a ir b iki artimiausio sveiko skaičiaus, pagal (1.11) ir (1.12) lygtis perskaičiuojama z vertė. Po to pagal (1.8), (1.9) ir (1.10) lygtis perskaičiuojamas agento tekėjimo vamzdžiuose greitis w1 ir patikrinama ar jo vertė telpa į optimalaus greičio intervalą (1 priedas). Pasirinktam vamzdžio skersmeniui optimaliu laikoma toks tekėjimo greitis, pagal kurį apskaičiuotas vamzdžių skaičius z visiškai užpildo sveikąjį šešiabriaunių skaičių, t. y. kai rėtinės plokštės užpildymo koeficientas  tampa didžiausias (1.13 lentelė). Tam tikslui taisyklingais šešiabriauniais nubraižoma vamzdžių išdėstymo schema. Apskaičiavus tarpvamzdinės erdvės ekvivalentinį skersmenį (1.22 lygtis) ir parinkus optimalų ėjų skaičių tarp vamzdžių, apskaičiuojamas šilumos perdavimo koeficientas K. 5. Šilumos perdavimo koeficiento skaičiavimas Apskaičiuojamas vamzdžio išorinio diš ir vidinio dvid skersmens santykis ir patikrinama, ar jis mažesnis kaip 1.5. Kai vamzdžiai neizoliuot ši nelygybė dažniausiai tenkinama ir šilumos perdavimo koeficientas K skaičiuojamas kaip plokščiai sienelei – pagal 1.23 lygtį. Šilumos perdavimo koeficientai skaičiuojami visiems vamzdžių skersmenims naudojant optimalius tekėjimo greičius bei ekvivalentinius skersmenis. , (1.23) čia: K – šilumos perdavimo koeficientas, W/(m2K); 1 ir 2 – šilumos atidavimo koeficientai: nuo agento, judančio vamzdžio viduje, vidiniam vamzdžio paviršiui ir nuo vamzdžio išorinio paviršiaus agentui, judančiam tarpvamzdinėje erdvėje, W/(m2K); i – atskiro sienelės sluoksnio šilumos laidumo koeficientas, W/(mK) (koeficientų vertės pateiktos 10 priede); i – atskiro sienelės sluoksnio storis, m; n – sienelės sluoksnių skaičius. Atskirais sluoksniais laikoma vamzdžio sienelė ir nuovirų (rūdžių) sluoksniai abipus sienelės. Rekomenduojama skaičiavimuose nuovirų sluoksnio storį imti ne didesnį kaip 3 mm, o rūdžių – nedidesnį kaip 1 mm. Nuoviros ant vamzdžių sienelės susidaro, kai ji liečiasi su skysčiu, o rūdys – kai su dujomis. Šilumos atidavimo koeficientai  apskaičiuojami naudojant Niuselto kriterijaus (1.24) lygtį: (1.24) čia: d = dvid – kai šilumos atiduodama (gaunama) nuo vidinio vamzdžio paviršiaus, ir d = dekv, – kai šiluma atiduodama (gaunama) nuo išorinio vamzdžio paviršiaus;  – sienelės paviršių apiplaunančio agento šilumos laidumo koeficientas, W/(mK). Niuselto kriterijaus agentams vamzdžių viduje ir tarpvamzdinėje erdvėje skaičiavimui naudojamos lygtys parenkamos pagal šilumos mainų tarp sienelės paviršiaus ir agento sąlygas. Aiškinamajame rašte paaiškinama, kodėl pasirinkta ta ar kita lygtis. Prieš skaičiuojant Nu kriterijus abiem agentams, turi būti apskaičiuoti Re, Pr, Gr kriterijai: , (1.25) (1.26) (1.27) čia  – sienelės paviršių apiplaunančio agento tankis, kg/m3;  – sienelės paviršių apiplaunančio agento klampa, Pas; c – sienelės paviršių apiplaunančio agento specifinė šiluma, J/(kgK);  – sienelės paviršių apiplaunančio agento tūrinis plėtimosi koeficientas, 1/K. Jo vertę galima parinkti 8 priede arba apskaičiuoti pagal lygtį: čia 1 ir 2 – agento tankis esant jo vidutinei ir sienelės temperatūrai, kg/m3;  – temperatūrų skirtumas tarp agento vidutinės ir sienelės temperatūrų. Kai šilumokaitis vertikalus, jis lygus agento temperatūros pokyčiui. Skysčiams  parenkamas iš 8 priedo; dujoms – apskaičiuojamas pagal lygtį , čia Tvid – vidutinė absoliutinė agento temperatūra, K. Skysčiams Pr kriterijus gali būti parenkamas iš žinynų pagal kilmę ir temperatūrą arba apskaičiuojamas pagal (1.26) lygtį. Dujoms rekomenduojamos tokios Pr kriterijaus vertės: Vienatomėms dujoms 0,67 Triatomėms dujoms 0,8 Dvitomėms dujoms 0,72 Keturatomėms dujoms 1,0 5.1 Šilumos atidavimo koeficiento vamzdinėje erdvėje skaičiavimas. Kai agentas teka kanalais, dažniausiai naudojamos tokios Niuselto kriterijaus lygtys: – kai Re 104 ir Pr/Prs = 1 (1.30) – kai Re > 104 ir Pr/Prs  1 (1.31) čia l – pataisos koeficientas parenkamas iš 3 arba 5 priedų; KK – koeficientas, parenkamas iš 4 priedo; Pr – Prandtlio kriterijus apskaičiuotas vidutinei agento temperatūrai; Prs – Prandtlio kriterijus apskaičiuotas agento temperatūrai prie sienelės. Į lygtis įeinančio santykio skaitmeninės vertės gali būti tokios: šildant skysčius – 1, aušinant skysčius – 0,93, tiek šildant, tiek šaldant dujas – 1. Skaičiavimo rezultatai surašomi 1.14 lentelėje. 1.14 lentelė. Šilumos atidavimo koeficiento 1 skaičiavimo rezultatai Eil. Vamzdžio skersmuo dvid, m w1, m/s Re1 Pr1 Gr1 Nu1 lygties Nr. Nu1 1, W/(m2K) Nr. 1 0,049 2,64121661 3623,749189 0,603448276 159346,043 8,54571593 1,29 10,11533722 2 0,068 3,003142606 5717,983521 0,603448276 425872,6805 16,97266756 1,29 14,47668704 3 0,079 3,850730723 8517,81636 0,603448276 667781,3979 28,23886425 1,29 20,73233072 4 0,1 2,403241044 6729,074924 0,603448276 1354419,017 21,04117996 1,29 12,20388438 5 0,125 3,282032494 11487,11373 0,603448276 2645349,643 40,1869662 1,29 18,64675232 6 0,15 2,279189232 9572,594774 0,603448276 4571164,184 32,48316803 1,29 12,5601583 Norint įsitikinti skaičiavimo teisingumu, apskaičiuotos šilumos atidavimo koeficientų vertės palyginamos su literatūroje [4, 8] arba 9 priede pateiktomis orientacinėmis jo vertėmis. 5.2. Šilumos atidavimo koeficiento tarpvamzdinėje erdvėje skaičiavimas Šilumą agentas atiduoda aptekėdamas paviršių iš išorės. Jei agentas teka išilgai lygiagrečių vamzdžių pluošto: ; (1.32) kai nėra skersinių segmentinių pertvarų, c = 1,16, kai yra skersinės segmentinės pertvaros, c = 1,72. Jei agentas teka skersai lygiagrečių vamzdžių pluošto, ; (1.33) čia s1 ir s2 – žingsnis tarp vamzdžių, m. (1.33) lygtyje, jei pluoštas šachmatinis: c = 0,35; m = 0,6 ir kai o kai tai , Jei pluoštas koridorinis, c = 0,26; m = 0,63 ir . (1.33) lygtis tinka, kai 103  Re  5105. Būdingu geometriniu matmeniu čia laikomas vamzdžių išorinis skersmuo, o būdingu greičiu – greitis tarp vamzdžių siauriausioje vietoje. Kai Re =21022105, vidutiniam šilumos atidavimo koeficientui apskaičiuoti gali būti taikomos dar ir tokios koeficientų vertės: šachmatiniam pluoštui c = 0,4; m = 0,6 ir ; koridoriniam pluoštui c = 0,27; m = 0,64 ir . Jei agento srautas yra ne statmenas vamzdžių pluoštui, o su jo ašimi sudaro kampą , tai 1.33 lygties dešiniąją pusę reikia padauginti iš , kuris apskaičiuojamas taip: (1.34) Kai kuriose lygtyse (kur nurodytas santykis Pr/Prs) įvertinamas temperatūrų skirtumas tarp agento ir sienelės. Tam į lygtis įrašome dydžiai su indeksu s parenkami pagal sienelės temperatūrą ts, kuri 3...5 C skiriasi nuo srauto vidutinės temperatūros. Skaičiavimo rezultatai surašomi 1.15 lentelėje. 1.15 lentelė. Šilumos atidavimo koeficiento 2 skaičiavimo rezultatai Eil. dekv, m w2, m/s Re2 Pr2 Gr2 Nu2 lygties Nr. Nu2 2, W/(m2K) Nr. 1 0,033191031 2,802028179 1860,044066 1,550819672 5616,652831 15,90997884 1,32 29,24008953 2 0,040698789 3,662636906 2981,297728 1,550819672 10355,23175 23,86356479 1,32 35,76709504 3 0,052875376 4,047110243 4279,849527 1,550819672 22707,83726 34,68585471 1,32 40,01554773 4 0,064275866 2,743386147 3526,670424 1,550819672 40790,51419 34,72089467 1,32 32,95131901 5 0,084881316 3,411840396 5792,030034 1,550819672 93940,24135 55,24957776 1,32 39,70513672 6 0,102438879 2,363433596 4842,149767 1,550819672 165123,8541 55,54500882 1,32 33,07577717 Skaičiavimo teisingumui patikrinti, apskaičiuotos koeficiento 2 vertės palyginamos su literatūroje [4, 8] arba 9 priede pateiktomis orientacinėmis jo vertėmis. Šilumos perdavimo koeficiento K skaičiavimo rezultatai surašomi 1.16 lentelėje 1.16 lentelė. Šilumos perdavimo koeficiento K skaičiavimo rezultatai Eil.Nr. Vamzdžio skersmuo d, m 1, W/(m2K) 1, m 2, m 3, m 1, W/(mK) , W/(mK) 3, W/(mK) 2, W/(m2K) K, W/(m2K) 1 0,057 10,11533722 0,001 0,004 0,001 1,16 17,5 1,16 29,24008953 10,1513181 2 0,076 14,47668704 0,001 0,004 0,001 1,16 17,5 1,16 35,76709504 14,506427 3 0,089 20,73233072 0,001 0,005 0,001 1,16 17,5 1,16 40,01554773 20,7591023 4 0,108 12,203884 0,001 0,004 0,001 1,16 17,5 1,16 32,951319 12,2360135 5 0,133 18,646752 0,001 0,004 0,001 1,16 17,5 1,16 39,7051367 18,6737193 6 0,159 12,560158 0,001 0,0045 0,001 1,16 17,5 1,16 33,0757772 12,5921732 Šilumos perdavimo koeficiento vertės palyginamos su orientacinėmis jų vertėmis, nurodytomis literatūroje [4, 5, 8] arba 11 priede, ir jei yra didelių nesutapimų, skaičiavimuose ieškoma klaidų. Turėdami per sienelę perduoto šilumos srauto  ir šilumos perdavimo koeficiento K vertes, toliau skaičiuojame vidutinį temperatūrų skirtumą t. 6. Agentų vidutinio temperatūrų skirtumo skaičiavimas Pradžioje vidutinis temperatūrų skirtumas t apskaičiuojamas vienos ėjos šilumokaičiui, esant pasroviniam ir priešsroviniam agentų tekėjimui. Schemiškai pasrovinį ir priešsrovinį agentų judėjimą šilumokaityje pagal temperatūras galima atvaizduoti taip: - pasrovinis judėjimas - priešsrovinis judėjimas Laikant, kad agentai juda pasroviui, apskaičiuojamas temperatūrų skirtumas šilumokaičio pradžioje t1 ir gale t2: , (1.35) . (1.36) Kadangi agentams tekant pasroviui t1 = tmax, o t2 = tmin, patikrinama, ar tenkinama 1.37 nelygybė: . (1.37) Jei ši nelygybė tenkinama, tai (1.38) Jei nelygybė netenkinama, tai (1.39) Agentams tekant priešpriešais temperatūrų skirtumas šilumokaičio pradžioje t1 ir pabaigoje t2 apskaičiuojamas pagal (1.40) ir (1.41) lygtis: (1.40) (1.41) Apskaičiavus temperatūrų skirtumus abiejuose šilumokaičio galuose, iš jų parenkamas didesnis ir priskiriamas tmax, o kitas – tmin. Tai atlikus ir patikrinus (1.37) sąlygą, pagal (1.38) arba (1.39) lygtį apskaičiuojamas tprš. Vienaėjo šilumokaičio atveju palyginus tprš ir tpsr, randama maksimali temperatūrų skirtumo vertė. Tyrimais įrodyta, kad dažniausiai tai yra tprš, kuri ir priskiriama t. Pastaroji vertė naudojama tolimesniuose skaičiavimuose. Daugiaėjams šilumokaičiams t apskaičiuojama pagal (1.42) lygtį: (1.42) čia ta,į; ta,i; tš,į; tš,i; – į šilumokaitį įtekančių ir iš jo ištekančių šildančiojo ir šildomojo agentų temperatūros, t1 – temperatūrų skirtumas šilumokaičio pradžioje, K; t2 – temperatūrų skirtumas šilumokaičio pabaigoje, K; tmax – maksimali temperatūrų skirtumo vertė, K; tmin – minimali temperatūrų skirtumo vertė, K; tpsr – vidutinis temperatūrų skirtumas agentams tekant pasroviui, K; tprš – vidutinis temperatūrų skirtumas agentams tekant priešpriešais, K; t – pataisos koeficientas, parenkamas iš 6 paveikslo nomogramų pagal ėjų skaičių vamzdžiuose bei tarpvamzdinėje erdvėje ir koeficientų P bei R vertes, kurios apskaičiuojamos pagal (1.43) lygtis. 1.17 lentelė. Agentų vidutinio temperatūrų skirtumo t skaičiavimo rezultatai Eil.Nr. Pavadinimas Simbolis Matavimo vienetas Lygtis Vertė Agentai juda pasroviui 1 Temperatūrų skirtumas šilumokaičio pradžioje t1 K 1.35 285 2 Temperatūrų skirtumas šilumokaičio pabaigoje t2 K 1.36 208 3 Maksimalus temperatūrų skirtumas tmax K   285 4 Minimalus temperatūrų skirtumas tmin K   208 5 Vidutinis temperatūrų skirtumas agentams tekant pasroviui tpsr K 1.38 246,5 Agentai juda priešpriešais 6 Temperatūrų skirtumas šilumokaičio pradžioje t1 K 1.40 230 7 Temperatūrų skirtumas šilumokaičio pabaigoje t2 K 1.41 263 8 Maksimalus temperatūrų skirtumas tmax K   263 9 Minimalus temperatūrų skirtumas tmin K   230 10 Vidutinis temperatūrų skirtumas agentams tekant priešpriešais tpsr K 1.38 246,5 11 Koeficientas P P     0,192982456 12 Koeficientas R R     0,4 13 Pataisos koeficientas t     1 14 Agentų vidutinis temperatūrų skirtumas daugiaėjiniame šilumokaityje t K   246,5 Toliau apskaičiuojamos koeficientų P ir R vertės. (1.43) čia: t – temperatūra, K; š – šildomasis agentas; a – auštantysis (šildantysis) agentas; i – agentui ištekant iš aparato; į – agentui įtekant į aparatą; t – agentų vidutinis temperatūrų skirtumas, K; t – to paties agento temperatūrų pokytis, K 6 pav. Pataisos koeficiento vertės esant įvairioms agentų judėjimo vamzdiniuose korpusiniuose šilumokaičiuose schemoms: a – daugiaėjis priešpriešinis judėjimas, b – paprastas mišrus judėjimas, c – daugiaėjis kryžminis judėjimas, d – paprastas kryžminis judėjimas. 7. Šilumos perdavimo paviršiaus ir vamzdžių ilgio skaičiavimas Žinant per sienelę perduodamą šilumos srautą , (W) šilumos perdavimo koeficientą K ir temperatūrų skirtumą t, pagal šilumos perdavimo 1.44 lygtį galima apskaičiuoti šilumos perdavimo paviršiaus plotą F: , (1.44) Skaičiavimai kartojami visiems vamzdžio skersmenims naudojant visas optimalias tekėjimo greičių w, ekvivalentinių skersmenų dekv, ėjų skaičiaus vamzdžiuose ė1 ir tarpvamzdinėje erdvėje ė2 reikšmes. Per šilumos mainų paviršių perduodamas šilumos srautas  prilyginamas: a) atiduotam šilumos srautui, kai vamzdžių viduje juda šildantysis agentas ir b) gautam šilumos srautui, kai vamzdžių viduje juda šildomasis agentas. Žinant šilumos perdavimo paviršiaus plotą F (m2), pagal (1.45) lygtį apskaičiuojamas vamzdžių ilgis L: , (1.45) čia dsk – skaičiuojamasis vamzdžio skersmuo, m; kai 1  2, tai dsk = 0,5(dv + diš); kitais atvejais dsk prilyginamas tam skersmeniui, iš kurios pusės  vertė mažesnė. Skaičiavimo rezultatai surašomi 1.18 lentelėje. 1.18 lentelė. Šilumos perdavimo paviršiaus ploto ir vamzdžių ilgio skaičiavimo rezultatai Eil. Vamzdžių skersmuo, m Ėjų skaičius t, K K, F, m2 dsk, m Vamzdžių ilgis, m Nr. ė1 ė2 W/(m2K) 1 0,057 1 2 246,5 10,15131813 110,2652263 0,057 0,599878954 2 0,076 1 2 246,5 14,50642698 77,16148105 0,076 0,689420943 3 0,089 1 2 246,5 20,75910228 53,92031769 0,089 0,711972955 4 0,108 1 2 246,5 12,23601346 91,47892768 0,108 0,995401683 5 0,133 1 2 246,5 18,67371926 59,94185597 0,133 1,130173646 6 0,159 1 2 246,5 12,59217319 88,89151803 0,159 1,401941299 Standartų leidžiamas vamzdžių ilgis yra 3...4 m. Tik esant F  300 m2, leidžiamas 6...7 m ilgis. Jei apskaičiuota L vertė didesnė už standartų leidžiamą, tada reikia padidinti ėjų skaičių vamzdžiuose (rekomenduojamas lyginis ėjų skaičius) ir skaičiavimas kartojamas, pradedant z vertės skaičiavimu užpildant naują 1.8 lentelę. Neradus optimalaus varianto arba gavus L>Lstand, laikoma, kad agentas tarpvamzdinėje erdvėje teka skersai vamzdžių pluošto ir skaičiavimas atliekama užpildant 1.19 lentelę. Agentui tekant skersai vamzdžių pluošto ir naudojant vieną iš 1.46 lygčių, apskaičiuojamas tarpvamzdinės erdvės skerspjūvio plotas f2,m2. , (1.46) čia: D – korpuso vidinis skersmuo, m; L – vamzdžių ilgis, m: kai L

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!