Формула (8.79) применима в следующих интервалах измерения критериев: Re=250÷104; (GrPr)P= (1,5-1,2)106;PeC=2÷10. Здесь индекс «р» означает, что физические свойства выбираются при расчетной температуре:

Тр=0,5(Тс+ТЖ )

1.6.7. Турбулентный режим

При турбулентном течении теплоносителя в трубах длины начальных участков гидродинамической и тепловой стабилизации сравнительно малы:

lГ ≈ lТ ≈1,5d0 .

Втрубах с ld0 >50 ÷60 среднюю теплоотдачу можно вычислить по

формулам для стабилизированного режима течения и теплообмена. Зависимость местного числа Nu от чисел Pr и Re, а также его изменение по

длине трубы практически одинаковы при ТС=const и qC=const, и при Pr ≥1 и Re ≥ 4 103 разница местных значений Nu не превышает 5÷10%.

Рекомендации по расчету местной и средней теплоотдачи при турбулентном течении теплоносителя в трубах с разной формой поперечного сечения для некоторых случаев приведены в теплотехнологическом справочниках.

1.6.8. Общий коэффициент теплопередачи

При испытании заводских теплообменников измерение температур трубы (t3 и t4 рис. 1.10) затруднительно. Поэтому при расчетах используют общий коэффициент теплопередачи, отнесенный к условной поверхности dF , которая может быть равна величине dFвн или dFн или среднему значению между этими величинами.

Рис. 1.10. Распределение температур при теплоотдаче конвекцией и теплопроводностью между жидкостями, разделенными твердой стенкой

Тогда по определению:
	dq=K dF(t1-t7),					(1.80)
где К – общий коэффициент теплопередачи или просто коэффициент
теплопередачи.
Скорость передачи тепла путем теплопроводности через стенку трубы и
слой накипи может быть выражена формулой:
dq =	λdFср(t3 −t4)	=	λотл dF(t		−t ),	(1.81)
	δ		δотл	3	4

где δ и δотл - толщина стенки и отложений (накипи) соответственно.

Скорость теплообмена между жидкостью и твердым телом находится из уравнения теплоотдачи:

- уравнение слева (рис. 1.10):

dq=d1 dF1(t1-t3),	(1.82)
- уравнение справа:
dq=d2 dF2(t6-t7)	(1.83)

Из уравнений (1.81),(1.82) и (1.83) можно получить общее уравнение для установившегося теплового потока от одной жидкости к другой через стенку трубы и слой накипи, причем будут исключены все температуры, кроме t1 и t7.(рис. 1.10).

Это уравнение имеет вид:

dq =

t1

−t7

= KdF(t

−t )

(1.84)

1

δ

λотл

1

+

+

+

1

7

α1dF1

λdFcp

δотлdFH

α2dF2

В непрерывнодействующем теплообменнике разность температур между горячей и холодной жидкостями изменяется вдоль поверхности теплообменника. Чтобы учесть это, необходимо проинтегрировать основное уравнение dq=KdF t, где t – полная разность температур между теплоносителями. Обычно допускается, что коэффициент теплопередачи и массовые расходы жидкости постоянны, удельные теплоемкости сохраняют постоянные значения, а тепловые потери пренебрежительно малы.

Для прямотока или противотока жидкостей результирующе уравнение имеет вид:

q = KF t	= KF	tб −		tM		,	(1.85)
ср.лог.		ln		tб
				tM			tб и tM.
где tср.лог – средняя логарифмическая разность температур между

Величина KF может быть определена через термические сопротивления:

1

=

1

+

δотл

+

δ

+

δотл

+

1

(1.86)

КF

α F

λ

F

λF

λ

F

α

2

F

1 1

отл вн

cp

отл

H

2

Если коэффициент К существенно изменяется в зависимости от температуры, то аппарат необходимо представить как бы разделенным на секции, в каждой из которых коэффициент К линейно связан с температурой или разностью температур. Тогда для определения поверхности теплообмена в каждой секции в случае прямотока или противотока в аппарате можно использовать зависимость:

q = F	K2	t1 − K1			t2			,	(1.87)
	ln(K						)
		2	t	/ K	t	2
			1	1

где индексы 1 и 2 относятся соответственно к входному и выходному концам аппарата (или наоборот).