Теплообменник «труба в трубе»
Опубликовано 28 Фев 2016
Рубрика: Теплотехника | 69 комментариев
(Статья дополнена P. S. (20.10.2019).)
Для нагрева холодной воды (разумеется, без смешивания) от системы отопления используются теплообменные аппараты — рекуператоры, в которых две среды движутся в своих полостях, разделенные металлической стенкой. ...
...Горячая вода системы отопления, остывая, через стенку нагревает холодную воду в системе горячего водоснабжения.
Из рекуператоров наибольшее распространение получили пластинчатые и кожухотрубчатые теплообменники, которые широко используются не только в коммунальном хозяйстве, но и в первую очередь в различных отраслях промышленности и энергетики. При этом в качестве греющих и нагреваемых сред могут быть самые разнообразные жидкости и газы.
Пластинчатые теплообменники компактнее и эффективнее «древних советских» кожухотрубчатых рекуператоров, однако, последние более просты в изготовлении и в несколько раз дешевле. А некоторые современные образцы отечественных кожухотрубных теплообменников обыгрывают в разы по всем статьям западные пластинчатые аналоги (rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=341).
Теплообменник «труба в трубе» – это простейший вариант кожухотрубного аппарата.
В этой статье представлен алгоритм и теплотехнический расчет в Excel водо-водяного теплообменника типа «труба в трубе». Если греющая и нагреваемая среды — не вода, то некоторые исходные данные и формулы, использованные в программе, требуется существенно изменить!
Водо-водяной теплообменник «труба в трубе». Расчет в Excel.
На рисунке, представленном ниже, внутренняя труба является теплообменной, а наружная – кожуховой. Греющая вода движется слева направо и остывает, отдавая тепло через стенку внутренней трубы нагреваемой воде. Нагреваемая вода движется справа налево и нагревается.
Снаружи аппарат теплоизолирован. В расчете далее условно принято, что теплоизоляция обеспечивает абсолютное отсутствие теплообмена между наружной трубой и окружающей средой.
Если наружная труба не изолируется, то в расчете необходимо учесть потери тепла окружающему пространству. Как это сделать, можно посмотреть здесь.
Изображенная на рисунке схема движения жидкостей называется противотоком – нагреваемая вода движется навстречу греющей. Прямотоком, соответственно, будет движение потоков в одном направлении.
Из скриншота программы очевидно, что пользователю нужно заполнить светло-бирюзовые и бледно-зеленые ячейки исходными данными и в светло-желтых ячейках считать результаты вычислений.
Расчет в Excel теплообменника «труба в трубе» выполняется по нижеприведенному алгоритму.
i=1 – для греющей воды и внутренней стенки теплообменной трубы
i=2 – для нагреваемой воды и внешней стенки теплообменной трубы
x=1 – при прямотоке
x=2 – при противотоке
9. Средняя температура воды
ti=(tiвх+tiвых)/2
10. Средняя температура поверхностей стенки внутренней теплообменной трубы в первом приближении
tст1=tст2=(t1+t2)/2
11. Передаваемая тепловая мощность
N=G2*Cp*(t2вых-t2вх)
8. Температура греющей воды на выходе
t1вых=t1вх-N/(G1*Cp)
12. Средняя плотность воды
ρi=-0,003*ti2-0,1511*ti+1003,1
13. Среднее значение коэффициента кинематической вязкости воды
νi=0,0178/(1+0,0337*ti+0,000221*ti2)/10000
14. Среднее значение коэффициента теплопроводности воды
λi=0,581+0,0012*ti
15. Среднее значение критерия Прандтля для воды
Pri=7,5-0,0694*ti
16. Скорость движения воды во внутренней трубе и в кольцевом пространстве наружной трубы
v1=G1/(π*d12/4)/ρ1
v2=G2/(π*(d22-D12)/4)/ρ2
Желательно чтобы скорость движения воды находилась в диапазоне 0,25…2,5 м/с. Большие значения из диапазона предпочтительнее с точки зрения увеличения турбулентности потока и, следовательно, коэффициента теплоотдачи, но не предпочтительны с точки зрения увеличения гидравлического сопротивления системы, требующего насосы повышенных мощностей.
17. Число Рейнольдса для греющего и нагреваемого потоков
Re1=v1*d1/ν1
Re2=v2*(d2— D1)/ν2
Режим течения воды по трубам должен быть турбулентным, т.е. Re>2300 (еще лучше, если Re>10000).
18. Среднее значение критерия Прандтля для внутренней и внешней поверхностей стенки теплообменной внутренней трубы
Prстi=7,5-0,0694*tстi
19. Критерий Нуссельта со стороны греющей и со стороны нагреваемой воды
Nu1=0,021*Re10,8*Pr10,43*(Pr1/Prст1)0,25
Nu2=0,017*Re20,8*Pr20,4*(Pr2/Prст2)0,25*(d2/D1)0,18
20. Коэффициент теплоотдачи от греющей воды стенке и от стенки нагреваемой воде
α1=Nu1*λ1/d1
α2=Nu2*λ2/(d2-D1)
21. Коэффициент теплопередачи
K=1/(1/α1+((D1— d1)/2)/λст-1/α2)
22. Максимальный температурный напор
Если x=1 (прямоток), то
Δtmax=t1вх— t2вх
Если x=2 (противоток) и t1вх— t2вых>t1вых— t2вх, то
Δtmax=t1вх— t2вых
Если x=2 (противоток) и t1вх— t2вых<t1вых— t2вх, то
Δtmax=t1вых— t2вх
23. Минимальный температурный напор
Если x=1 (прямоток), то
Δtmin=t1вых— t2вых
Если x=2 (противоток) и t1вх— t2вых<t1вых— t2вх, то
Δtmin=t1вх— t2вых
Если x=2 (противоток) и t1вх— t2вых>t1вых— t2вх, то
Δtmin=t1вых— t2вх
24. Среднелогарифмический температурный напор
Δtср=(Δtmax— Δtmin)/ln(Δtmax/Δtmin)
25. Плотность теплового потока
q=K*Δtср
10*. Теперь следует вернуться к пункту 10 и вычислить средние температуры поверхностей стенки внутренней теплообменной трубы во втором приближении по новым формулам
tст1=t1-q/α1
tст2=t2+q/α2
!!! С новыми значениями температур поверхностей стенки нужно заново выполнить расчеты по пунктам 18-21 и 25 и опять пересчитать значения tст1 и tст2 в третьем приближении…
В представленной программе расчет в Excel выполняется 6 раз. Для точности необходимой на практике обычно бывает достаточно выполнить 2 или 3 приближения.
26. Площадь поверхности нагрева
F=N/q
27. Расчетная длина нагревателя
L=F/(π*d1)
28. Диаметры присоединительных патрубков
dпi=(3600*Gi/(π*vmax*ρi))0,5/30
В расчете максимальная скорость воды vmax принята равной 1,8 м/c. При необходимости можно ее увеличить до 2,5 м/с или принять равной скорости движения воды по теплообменнику.
На этом теплотехнический расчет в Excel теплообменника «труба в трубе» можно считать завершенным. Гидравлический расчет поможет выполнить эта статья на блоге.
Отложения, образующиеся в процессе эксплуатации на поверхностях стенки внутренней теплообменной трубы, существенно влияют на коэффициент теплопередачи и могут со временем в 1,5-2 раза снизить эффективность работы любого теплообменника. Рассмотренный расчет в Excel это не учитывает.
Заключение.
Посмотрите небольшое видео о работе в представленной программе, которое поможет быстрее понять логику алгоритма и некоторых штатных приемов работы в Excel.
Теперь, считая теплообменник «труба в трубе», вы, уважаемые читатели, избавлены от рутинных ручных расчетов, и у вас будет больше времени на техническое творчество.
Ссылка на скачивание файла: teploobmennik-truba-v-trube (xls 111KB)
P. S. (20.10.2019)
Решил попробовать повысить точность вычислений и занялся переработкой алгоритма. В итоге в новый вариант программы внесены следующие изменения:
1. В исходных данных добавился еще один параметр – давление воды (Pi). Хотя существенного влияния на теплофизические параметры воды давление не оказывает, но всё же…
2. Средняя температура воды в трубах (ti) вычисляется по уточненному алгоритму. Для потока, в котором температура воды изменяется меньше, она определяется как среднеарифметическая: ti=(tiвх+tiвых)/2. Для потока, в котором температура от входа до выхода изменяется больше, средняя температура определяется как сумма или разность среднеарифметической температуры другого потока и среднелогарифмического напора: tj=ti±Δtср.
3. Теплофизические параметры воды – плотность (ρi), коэффициент кинематической вязкости (νi), коэффициент теплопроводности (λi), критерий Прандтля (Pri), изменяющиеся от температуры и давления, теперь определяются с помощью пользовательских функций Полковова Вячеслава Леонидовича с более высокой точностью.
4. Попытался расширить диапазон применения программы. К турбулентному режиму (Re>10000) добавил переходный режим течения (2300<Re<10000). При этом столкнулся с отсутствием относительно точных формул для этого режима течения жидкости по трубам.
Важнейший критерий Нуссельта (Nu), необходимый для определения коэффициента теплоотдачи (α), вычисляется по нижеприведенным формулам, которые были выбраны после долгого и тщательного анализа существующих критериальных зависимостей, предложенных Михеевым М.А., Исаченко В.П., Кутателадзе С.С., Петуховым Б.С., В. Гниелински. Так как в расчетах никак не учитывается шероховатость поверхностей труб и степень их загрязненности, то предпочтение было отдано выражениям, которые выдают при прочих равных меньшие значения критерия Нуссельта.
Для потока воды в круглом сечении внутренней трубы:
- При 2300<Re<10000:
Nu1=K01*Pr10,43*(Pr1/Prст1)0,25
где:
К01=-0,002*(Re1/1000)4+0,0633*(Re1/1000)3-0,854*(Re1/1000)2+8,7529*(Re1/1000) -12,639
- При Re>10000:
Nu1=0,021*Re10,8*Pr10,43*(Pr1/Prст1)0,25
Для потока воды в кольцевом сечении межтрубного пространства:
- При 2300<Re<10000:
Nu2=K02*Nu''2+(1- K02)*Nu'2
где:
К02=(Re2-2300)/(10000-2300)
Nu'2=4*(Pr2/Prст2)0,25 /при Re=2300/
Nu''2=0,017*100000,8*Pr20,4*(Pr2/Prст2)0,25*(d2/D1)0,18 /при Re=10000/
- При Re>10000:
Nu2=0,017*Re20,8*Pr20,4*(Pr2/Prст2)0,25*(d2/D1)0,18
Определяющим размером для кругового сечения является диаметр d1, для кольцевого сечения – эквивалентный диаметр dэкв=d2-D1. Определяющая температура – средняя температура потока ti.
5. Расчет теплопередачи выполнен по формулам для цилиндрической стенки без упрощений, примененных ранее, где использовались зависимости для плоской стенки.
Линейный коэффициент теплопередачи (KL) вычисляется по формуле:
KL=1/(1/(α1*d1)+1/(2*λст)*LN (D1/d1)+1/(α2*D1))
Линейная плотность теплового потока (qL):
qL=KL*Δtср*π
6. Расчетная длина нагревателя (L):
L=N/qL
Температуры поверхностей стенок (tстi), как и ранее, определяются шестью итерациями, чего более чем достаточно для обеспечения абсолютной точности вычислений.
Четыре важных замечания:
1. При проектировании теплообменников переходного режима течения жидкостей следует, все-таки, стремиться избегать по причине низкого значения коэффициента теплоотдачи (αi) и значительной погрешности существующих методик расчетов.
2. По данным открытых источников расхождение результатов экспериментов и расчетов по примененным в новой версии программы формулам находится в весьма широких пределах ±20%.
3. На скриншотах в основной статье и в P. S. показаны примеры расчетов с одинаковыми исходными данными. Расчетная длина нагревателя, полученная по старой программе, на 25% меньше, чем по обновленной версии! Это обусловлено в первую очередь тем, что для потока в кольцевом сечении при переходном режиме была не совсем правомерно применена формула для турбулентного течения.
4. Программа тестировалась на примере задачи 12-2 из Задачника по теплопередаче (Краснощеков Е.А., Сукомел А.С., 1980, стр. 219-222). Расхождение результатов — расчетных длин — 1,2%. При этом в Задачнике расчет выполнен по упрощенным формулам и без итераций.
Ссылка на скачивание файла с обновленной программой:
teploobmennik-truba-v-trube-2(xls 156KB)
Статьи с близкой тематикой
Отзывы
69 комментариев на «Теплообменник «труба в трубе»»
Ваш отзыв
Посетители: 2,1 млн
Александр, огромное спасибо за Ваши расчетные программы — очень, очень удобны и помогают.
Замечательно. Но к сожалению такие простые схемы теплообмена не имеют практического применения в теплообменных аппаратах. Используются многотрубные или аппараты со спирале-витыми одиночными трубами или в пучках.
Да, этот расчет не для серьезного «промышленного проектирования», а для быстрой оценки возможностей простых теплообменников в единичном «кустарном производстве», в быту и для студентов.
Расчет новых совершенных промышленных теплообменных аппаратов — узкая тема, требующая часто индивидуальных решений.
Не плохо бы оценить подобный способ подогрева , но уже уличного воздуха от батареи центрального отопления...Хотелось бы оценить зависимость воздушного потока от теплоотдачи батареи и сколько времени должен работать вентилятор...Сейчас у многих стоят пластиковые окна и лишний жар — просто бич для здоровья...Конечно можно правильно рассчитать радиаторы , но если уже стоят...Совсем будет отлично получить от вас рекомендации о наилучшей конструкции теплообменника для смешивания двух потоков — уличного и комнатного ( циркулирующего ) потоков...чтобы не ледяной воздух в комнату впускать......Циркулирующий поток комнатного воздуха должен быть в 3-4 раза больше уличного потока...как вот лучше обеспечить эффективное смешивание потоков ? Нужен ли теплоаккумулятор в виде ребристой решётки ?
Думал о совместной работе электрокаллорифера и батареи ЦО для обогрева уличного входящего потока...Хотел бы от вас услышать критику в свой адрес...может где то не додумал чего...В таблице заложен логический контроль ввода данных...Похоже , если применить аэросмеситель потоков , то в сезон более жаркого отопления можно вообще наверное не включать электрокалорифер...Вот такая вышла таблица...https://yadi.sk/i/U56YLM2PpnzMN
Кстати , спасибо , поднаучился у вас некоторым хитрым приёмам работы в EXCEL...
А насколько эффективно охлаждать воздух водой ? Есть такие кондиционеры с водяным охлаждением , увлажнением и очисткой воздуха от пыли.......Ведь в самую жару и влажность воздуха выше......Нашёл таблицу охлаждения этим методом...А как будет меняться при охлаждении влажность воздуха ? А если будет достигнут предел влажности , то для снижения надо будет опять воздух горячим нагнетать в комнаты ...без охлаждения ? Таблица...https://yadi.sk/i/zc_dKWbqpeUaq
Не пойму, Николай, зачем использовать дорогой в эксплуатации ЭЛЕКТРОкалорифер, если у Вас избыток тепла от приборов отопления? Или Вы так нашли наиболее дешевое решение по исправлению ошибок, допущенных при проектировании и строительстве?..
Воздух водой охлаждать эффективно ровно на столько — на сколько эффективно воздух водой нагревать (почти все системы отопления зданий). Не понял «таблицу по охлаждению». Что за температуры она показывает?
Избыток тепла бывает только в морозы -20С... -25С...просто духота...а потом начинается экономия энергоносителей...
Не совсем согласен на счёт сравнения охлаждения и нагревания водой воздуха в данном случае только потому , что при нагреве постоянно поступают каллории , а при охлаждении ( кстати уточняю — в аппарате что я видел в интернете используется замкнутый оборот небольшого объёма воды которую распыляют на фильтр-решётку , фильтруют...и вроде бы нет никакой фреоновой системы , а иначе зачем что то изобретать новое ) этим методом вода отбирает тепло , но скорее аккумулирует его и не так эффективно рассеивает особенно в жару...только за счёт испарения...
А в таблице , я так понял , указаны температуры уже охлаждённого воздуха , которые можно достичь при конкретной уличной температуре и соответственно при определённой влажности воздуха...
Вот я и думаю , что в сезон наиболее жаркого отопления не стоит вообще включать калорифер...Но в остальные периоды не плохо бы...Не в сезон отопления ( осень , весна ) , когда температура не ниже -5С...15С...калорифер в самый раз...А его дороговизна зависит от объёмов пропускаемого воздуха......если скромно и рационально , то не думаю что разорительно будет...Конечно за удобство нужно и платить...Я вот сравниваю...когда у нас стояли деревянные рамы со щелями...жизненной энергии было больше...Кстати стоит вспомнить опыты Чижевского А.Л...снижение заряда ионов кислорода тоже даром не проходит........Он ставил опыт на здоровых мышах в герметичной камере подавая туда отфильтрованный воздух через толстый слой ваты...Итог — смерть через 2 недели от нервного истощения...
Вот такой прибор я имел ввиду...не кондиционер — мойщик воздуха , но тоже охладитель...http://www.venta.ru/airwashing/
В общем я хотел узнать на сколько эффективно охлаждать воздух за счёт испарения воды...а не циркуляцией воды......А главное как долго будет сохраняться эффект охлаждения , при возможном росте влажности воздуха...Хотя пишут , что не растёт влажность и о гигрометрах можно забыть...но испарение происходит...
Градирню приходилось считать и эксплуатировать, но в ней вода охлаждалась продувкой воздуха (воздух, соответственно, нагревался и выбрасывался). На вопрос — на сколько эффективно? — я не знаю как отвечать. Отвечу, как спросили: эффективно!
Трудно что-то толковое написать Вам, не зная о чем идет речь — о квартире, доме, цехе, магазине...
Если жара у Вас в морозы, то значит не правильно настроен тепловой узел — слишком крутой график температуры теплоносителя. И надо устранять причину, а не бороться с последствиями.
Если охлаждать воду в градирне не в жаркие периоды , то тут без сомнений...Речь шла о квартире , был бы магазин — был бы и кондиционер...без вопросов...Конечно проще правильно выбрать радиатор , но график отопления не я составляю......И энергоносители не я экономлю...Так что борьба больше не с последствиями , а с мудрецами-чиновниками...Да и вообще вне сезон отопления тоже надо вентилировать без холодных сквозняков......И тут вовсе не нужно гонять сотнями кубометры , достаточно обеспечить минимум воздухообмена. Это лучше чем наглухо закрытые окна или их частое открытие-закрытие. Зачем эта суета , если можно всё доверить автоматике......
Мне понравилась идея с промывкой воздуха. Живой воздух не выдаст ни один кондиционер. А пыли ужасно много стало в воздухе и машин много на дорогах...соответственно и смога тоже......Летом , стоит только открыть окна на застекленном балконе — все подоконники покрываются через несколько дней слоем земельно-песчаной пыли...Так что я уверен не одна лишь пыльца с цветов виновата в аллергии...
Да, идея промывки воздуха водой, я думаю, интересна и перспективна. Собирался приобрести пылесос, работающий по похожей схеме. Но массово доступные модели, появившиеся в начале «нулевых», почему-то исчезли с прилавков магазинов.
Ну и хорошо что не купили...) Воздух нужно чистить круглосуточно.......а не раз в неделю.......Пыль летит и от тряпок и с улицы...Покупайте мойку воздуха...Или соорудите собственными силами.........конструкция то примитивная в принципе.......Фонтан — тоже неплохая альтернатива мойке воздуха......
Вот интересно , чтобы нагреть ( или охладить ) определённый объём воздуха с Т1 до Т2 ( и наоборот с Т2 до Т1 ) , нужно затратить одну и туже мощность нагревателя ( охладителя )...? Или есть некоторая разница ? Можно ли рассчитать мощность кондиционера по формуле тепловентилятора ?
Судя по характеристикам устройств ( тепловая пушка и кондиционер ) ...КПД у них разные...Тепловая пушка потребляет...пусть 3 кВт и отдаёт примерно столько же...А кондиционер потребляет 2,8 кВт , а отбирает 5,275 кВт...
Отбирает = охлаждает.......
В общем то КПД на расчёт мощности повлиять не должен...это показатель производительности всё же...
Чтобы нагреть (или охладить) определённый объём воздуха В ИЗОЛИРОВАННОЙ СИСТЕМЕ с Т1 до Т2 (и наоборот с Т2 до Т1), нужно затратить не МОЩНОСТЬ нагревателя (охладителя), а одно и то же КОЛИЧЕСТВО ЭНЕРГИИ подать или забрать (при отсутствии потерь, т.е. КПД=1)! Мощность определяет лишь время этого процесса.
Спасибо Александр ! Да , в Джоулях более грамотно...Значит нужно не гнаться за Мощностями , а улучшать теплоизоляцию......как и в случае с электроотоплением...А квадратные метры предела охлаждения , тоже маркетинговая уловка........
У кондиционеров скорее главный предел находится на улице , т.е. предельная температура воздуха при которой нарушается теплоотдача.......И он не зависит от мощности......
хочу приобрести программу расчета водоподогревателя туба в трубе
Добрый день.
Хотел быстренько прикинуть ориентировочную длину Т.О. при следующих параметрах(охладть): Один контур 600С а на выходе 40-50С. А другой контру на входе 10С, на выходе уже сколько получится( но желательно тоже дойти до 600С). ДЛина нужна была. Расчет не выдал результаты. Что я не так сделал?
Кирилл, здравствуйте.
Представленный в статье расчет ведется для воды при небольших избыточных давлениях. При средней температуре воды в любом из контуров выше ~ +108C критерий Прандтля для воды, вычисляемый по эмпирической формуле, становится отрицательным, чего быть не должно. А далее в другой эмпирической формуле для критерия Нуссельта это отрицательное число Excel должен возвести в дробную степень, чего по законам математики делать нельзя...
Еще раз: расчет предназначен для ВОДЫ со средней температурой не более +108С. Для других жидкостей при других температурах должны быть применены другие формулы для всех критериев, вязкости и теплопроводности.
Спасибо
Александр, при такой же схеме компоновки прямотока но использование в качестве нагревателя электро тэн. Расчет останется прежним? Тоесть мы просто приравниваем первую часть формулы к константе температуры...
Дмитрий, я не понял Ваш вопрос. Напишите подробней.
Я имел в виду конструкцию прямоточного водонагревателя.
С той лишь разницей, что в вашем случае тепло передается от теплоносителя во внутреннем кожухе среде заключенной между внешним и внутренним кожухами. А в моем вопросе я имел в виду когда внутренний конструкцию заменяет электротэн и среда нагревается от накала спирали.
То есть расчет площади соприкосновения электротэна.
Поскольку величина нагрева тэна постоянная да и температура гораздо выше.
Нет, Дмитрий, для вашего случая этот расчет не годится. Количество тепловой энергии, идущей от нихрома через наполнитель и стенку трубки тэна зависит от параметров среды, в которую тэн помещен. Температура наружной поверхности трубки тэна — величина отнюдь не постоянная!
В вашем случае можно сделать простой расчет по равенству мощностей подводимой и отводимой.
Смотрите расчеты проточного бытового электрического водонагревателя.
Спасибо за разъяснение.
У вас есть такие примеры расчетов или можно заказать такой расчет?
Смысл расчета подробно изложен с примером у меня здесь.
Если хотите, можете заказать такой расчет. Пришлите более подробное описание того, что мастерите.
Доброго времени суток! Александр, огромное Вам спасибо за проделанную Вами работу!!! У меня есть вопрос по критерию Прандтля. Как я понимаю, Вы взяли приближенную формулу для воды. Для стенки используете ее же. На сколько это справедливо и корректно?
Заранее спасибо за ответ!
С уважением, Александр.
Здравствуйте, Александр.
Да, критерий Прандтля считается в программе по приближенной формуле более-менее справедливой для диапазона температуры воды 40 — 80 градусов Цельсия («с натяжкой»: 20 — 100). Следует, конечно, заменить её на более точную /программа была написана еще в «доинтернетовскую эпоху» при дефиците справочной информации/.
Что касается вопроса — почему эта же формула используется для стенки? Не для стенки. Критерий Прандтля — критерий подобия в процессе теплообмена газов и жидкостей. В нашем случае среда одна — вода. Точная формулировка — не «число Прандтля для стенки», а «критерий Прандтля для воды при температуре стенки ... градусов».
Спасибо Вам за разъяснение. В качестве благодарности, высылаю формулу для Excel для вычисления Прандтля для воды 0-200 С (состоит из двух формул и более точно вычисляет критерий) может пригодится кому-то еще...
=ЕСЛИ(C3<50;-0,00004*C3*C3*C3+0,0073*C3*C3-0,457*C3+13,581;185,87*СТЕПЕНЬ(C3;-1,011))
С3 — ячейка с температурой. Если Вас не затруднит, подскажите, на сколько отличаются расчеты для теплообменника труба в трубе в трубе, где греющая жидкость проходит в наибольшем и наименьшем диаметре, а нагреваемая, между ними. может у Вас есть ссылка, где можно что-то почитать об этом расчете. Спасибо Вам!
Спасибо за аппроксимирующую таблицу формулу.
По вопросу другой схемы теплообменника:
все формулы те же, только теплообмен идет через 2 стенки. Нужно задать новый перечень исходных данных, написать уравнения теплового баланса с новыми граничными условиями и решить их.
Посмотрите книгу А.И. Пеховича и В.М. Жидких Расчеты теплового режима твердых тел. Там есть ответы на все вопросы, но разобраться и понять совсем не просто.
Добрый день!
Александр, могли бы ли Вы создать подобную программу с другими начальными условиями? Если у Вас есть такая возможность и желание, договорится о подробностях можно по почте.
Спасибо.
Создать такую программу — это безусловно достижение. Простая и очень удобная программа для всех, кто работает в области теплотехники и теплоснабжения, а также студентов, инженеров и научных работников. Низкий поклон Вам Александр Васильевич!
Спасибо за высокую оценку моего труда, Гасан Басирович.
Здравствуйте!
Спасибо за калькулятор, тока не понял как сделать греющюю воду снаружи, а нагреваемую во внутренней трубе?
Добрый день.
Не стоит делать греющую воду снаружи...
Спасибо, очень удобно пользоваться программой. А почему не стоит греющюю воду снаружи, а нагреваемую во внутренней трубе?
Средняя температура греющей воды больше, чем средняя температура нагреваемой. Тепловой поток потерь через наружную трубу в окружающее пространство при прочих равных зависит от разницы температур наружной поверхности теплообменника и температуры окружающей среды. В каком случае потери тепла будут больше?
Спасибо
Добрый день!
Расчет теплообменника для охлаждения битума можно заказать?
Здравствуйте, Иван.
Я не занимаюсь сейчас этой темой.
Александр, а можно заказать расчет похожий на ваш экселевский, но когда неизвестны некоторые входные данные? У нас нужно нагревать раствор воды с солью во время эндотермической реакции. Мощность охлаждения известна. Поможете?
Сергей, пришлите исходные данные и условия задачи. Тогда будет понятно — смогу помочь или нет.
Здравствуйте, Александр! В формуле 20 определение альфа холодной воды разве разность диаметров между внешней и внутренней трубами не следует делить пополам? Ведь расстояние между внешней и внутренней трубами вдвое меньше разности их диаметров. Если это действительно так, то коэффициент теплоотдачи альфа 2 должен получаться вдвое больше, чем указано в формуле 20. То же самое в формуле 17 для числа Рейнольдса 2. Пожалуйста, ответьте.
Я сейчас делаю срочные расчеты и мне нельзя ошибиться. Заранее благодарю. Вячеслав. 26.06.19.
Кроме того, формула 21 коэффициента теплопередачи приведена как для плоской стенки, но ведь в действительности там цилиндрическая геометрия. В знаменатель формулы для цилиндрической геометрии входит логарифм отношения диаметров и произведения коэффициентов теплоотдачи на соответствующий диаметр.
Жду ответа. Вячеслав. 26.06.19.
Вячеслав, здравствуйте.
По формулам 17 и 20: не следует делить. Это эквивалентный диаметр кольцевого сечения dэ=d2-D1.
По формуле 21: при D1/d1<1,5...2,0 допускается пользоваться формулой для плоской стенки, так как погрешность в таком случае по данным разных авторов не превышает 2...3%.
Первоисточник выслал Вам на почту.
Александр!
Вы -молодец !
А можно ли с помощью этого файла сделать расчет для греющей наружной? Сильно ли влияет на расчет где греющая и где нагреваемая жидкости?
Мне важно чтобы труба нагреваемой жидкости была доступна для чистки.
И как можно посчитать насколько простые завихрители в межтрубном пространстве(например спирально намотанная на внутреннюю трубу проволока) и во внутренней трубе (например спирально скрученная пластинка или «пружина») влияют на КПД теплообменника?
Можно попробовать, считая, что вода по внутренней трубе нагревает со знаком «минус» (т.е. охлаждает) воду в кольцевом канале. При этом наружная теплоизоляция полностью блокирует теплопотери. Алгоритм расчетов желательно, все-таки, пересмотреть детально.
Завихрители увеличивают гидравлическое сопротивление, но улучшают теплообмен. Как посчитать «на сколько» я не знаю. Обычно это определяется в результате многочисленных опытов, хотя есть, наверное, сложные программы моделирования процесса.
Можно эту программу перестроить под другие потоки? )) пар по межтрубке, а гексан по трубе ? )
Перестроить — это написать заново. Нужно все формулы для воды заменить на соответствующие для пара и гексана. У меня этих формул нет.
Здравствуйте, спасибо за расчет. Очень полезно и наглядно. Скажите, пожалуйста, справедлива ли она для «конструктивного реверса» т.е. нагреваемая вода идет по центральной трубе, а греющая — по внешней рубашке? При условии что ввод данных сохраняется т.е. греющая — в греющую, нагреваемая в нагреваемую и диаметры в соответствии с эскизом.
Заранее благодарю.
Если для воды в кольцевом зазоре задать: tвх2=90, а tвых2=70, то при tвх1=10 на выходе из центральной трубы будет, например, tвых1=60.
Об этом спрашиваете?
Да, именно.
Вводите и считайте.
Уважаемый Александр!
А если греющей средой будет газ в температурном диапазоне от 400 до 800 гр.С.
Возможно внести коррективы в программу.
Цель — снизить температуру выхлопных газов.
Нагреваемая среда — вода в диапазоне от минус 2 до +32 гр.С.
Пример.
Температура выхлопных газов 750 гр.С.
Температура воды 32 гр.С.
На выходе температура выхлопных газов не более 450 гр.С.
Здравствуйте, Александр.
Я уже писал выше в комментариях, что то, о чем Вы спрашиваете, это — не коррективы в программу, а полная переработка и замена формул в алгоритме.
Принято. Посчитаю сам.
Водо-водяной теплообменник типа «труба в трубе».
Как Вы считаете? По таблицам или как?
Формулы, по которым выполняется расчет, приведены в тексте статьи.
Александр.
Проектирую ТОА для гвс к себе на дачу. Нужно чтобы холодная вода текла по внутренней трубке для чистки. С этим водре справился:
«Если для воды в кольцевом зазоре задать: tвх2=90, а tвых2=70, то при tвх1=10 на выходе из центральной трубы будет, например, tвых1=60.»
Подскажите как можно определить потери на ТОА для подбора насосов?
Для определения потери давления на теплообменнике необходимо выполнить гидравлический расчет.
Можете посмотреть здесь — на сайте — основы гидравлических расчетов трубопроводов в рубрике ТЕПЛОТЕХНИКА.