2-amaliy mashG‘ulot kojux-tubali issiqlik almashinish qurilmalarini hisoblash

U-shakldagi trubkaliissiqlik almashinish apparatlari (4.1-rasm, g- sxema) haroratlar farqi katta (t>50^oS) bo‘lgan holatlarda qo‘llaniladi. Ular ayrim holatlarda katta hajmli apparatlarning qaynatgichi vazifasini ham bajarishi mumkin, masalan, haydash kublarida.
Harorati yuqori bo‘lgan muhitdan harorati past bo‘lgan muhitga biror devor orqali issiqlikning berilishi issiqlik o‘tishideb ataladi. Bunda berilgan issiqlikning miqdori issiqlik o‘tkazishning asosiy tenglamasi orqali topiladi:

Bu tenglama binoan harorati yuqori bo‘lgan muhitdan harorati past bo‘lgan muhitga o‘tayotgan issiqlik miqdori Q, ajratuvchi devorning yuzasiga F, o‘rtacha haroratlar farqiga va vaqt  ga to‘g‘ri proporsionaldir. Uzluksiz ishlaydigan turg‘un jarayonlar uchun (5.1) tenglamagi  hisobga olinmaydi. U holda:


4.3-rasm. Bir yo‘lli qobiq quvurli issiqlik almashtirich.1 – qobiq; 2 – quvur to‘rlari; 3 – quvurlar; 4 – qopqoq; 5,6 – issiqlik agentlari kiradigan va chiqadigan shtuserlar; 7 – bolt; 8 – qistirma.
Silindrsimon yuzadan issiqlik o‘tganda issiqlik o‘tkazish koeffitsientini ushbu tenglamadan aniqlash mumkin:

bu yerda ₁, _i - isituvchi, agentdan devorga issiqlik o‘tayotgan paytdagi issiqlik berish koeffitsientlari, Vt/(m²K); ₂, _T - devor yuzasidan sovutuvchi agentga issiqlik o‘tayotgan paytdagi issiqlik berish koeffitsientlari, Vt/(m²K);  - trubaning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsienti Vt/(m²K); / - truba devorining qalinligi; r_i, r_t - trubaning ichki va tashqi radiuslari, m.
Tekis devor uchun issiqlik o‘tkazish koeffitsientini quyidagi ifodadan topish mumkin:

Devorning termik qarshiligini kamaytirish uchun devor qalinligi  ni kamaytirish va devor materialining issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsientiga  ni ko‘paytirish kerak. Konvektiv issiqlik almashinishini ( ₁ va ₂) intensivlash uchun suyuqlikni aralashtirish va oqimning tezligini oshirish zarur. Agar issiqlik nurlanish orqali tarqalayotgan bo‘lsa, nur chiqarayotgan yuzaning qoralilik darajasini va uning haroratini oshirish maqsadga muvofiqdir. Agar tekis devorning termik qarshiligi hisobga olinmasa bunda yuqorida berilgan tenglama quyidagi ko‘rinishni oladi:

Tenglamadan ko‘rinib turibdiki, K ning qiymati har doim  ning eng kichik qiymatidan ham kam bo‘ladi.
Agar ₁= 40 , ₂ =5000 bo‘lsa, u holda K= 39,7 bo‘ladi. ₂ qiymatning ortishi K ning qiymatiga ta’sir qilmaydi. ₁= 40 va ₁= 10000 bo‘lganda K=39,8 bo‘ladi.
Issiqlik o‘tkazish koeffitsientiK ning qiymatini anchagina oshirish uchun kichik qiymatli  ning qiymatini (bizning misolda ₁ ning qiymatini) o‘zgartirish lozim.
Agar ₂=5000 va ₁ = 80 bo‘lsa, K=78,8 ;₁= 200 deb olinsa, u xolda K=192 bo‘ladi.
Demak, ₁<<₂ bo‘lsa, jarayonni intensivlash uchun faqat ₁ ning qiymatini oshirish lozim ekan. Agar ₁₂ bo‘lsa, bunday issiqlik almashinish jarayonini tezlatish uchun ikkala ₁, va ₂, ning qiymatlarini ham oshirish maqsadga muvofiqdir.
Kondensatsiyalanayotgan bug‘ning issiqlik berish koeffitsienti kondensatsiyalanish kriteriysi orqali xisobga olinadi:

bu yerda r – bug‘lanish issiqligi, J/kg.
Kondensatsiyalanish kriteriysi K isituvchi agentning agregat holatining o‘zgarishini xarakterlaydi. r va c lar isituvchi agentning o‘rtacha harorati asosida aniqlanadi.

Isitish yuzasi issiqlik o‘tkazishning umumiy tenglamasidan topiladi:

bu yerda:Q -suyuqlikni isitish uchun ketgan issiqlik miqdori, Vt;
K - issiqlik o‘tkazish koeffitsienti, Vt/m² K;
-o‘rtacha haroratlar farqi yoki issiqlik jarayonlarnin harakatlantiruvchi kuchi va u quyidagi tenglama bilan topiladi:

Agar bo‘lsa, o‘rtacha haroratlar farqi quyidagi ifodadan topiladi:

«Qobiq quvirli» issiqlik almashinish qurilmasi 3 ta gorizontal elementdan tuzilgan. Issiqlik almashinish qurilmasidagi po‘lat trubalarning tashqi diametri 38x3 mm, ichki diametri esa 15x1,5 mm dan iborat. Uchchala ichki trubaning ishchi uzunligi L=1270 mm ga teng.
Issiqlik uzatish jarayonini o‘rtacha harakatlantiruvchi kuchini aniqlash uchun oldin jarayon boshida haroratlar farqi aniqlanadi:
suv bug‘i
t_bt_o
suv
t_ot_b

tkat tkich

Agar t_kat/t_kich > 2 bo‘lsa, u holda t_o‘rt quyidagi o‘rtacha logorifmik tenglama bilan hisoblanadi:

Agar t_kat/t_kich 2 bo‘lsa, u holda t_o‘rt quyidagi o‘rtacha arifmetik munosabat bilan aniqlanadi:

Tajriba natijalaridan issiqlik uzatishning umumiy koeffitsienti K aniqlanadi. Issiqlik almashinish qurilmasi uchun isituvchi agentdan devorga berilayotgan issiqlik miqdori quyidagi tenglamadan aniqlanadi:
Q = K t_o‘r F = G_c C_c (t₂ – t₁)
Buerda:K–issiqlikuzatishkoeffitsienti, Vt/(m²K);
t_o‘r–issiqlikuzatishjarayoninio‘rtachaharakatlantiruvchikuchi
(t₂ – t₁)-suvvabug‘ningo‘rtachaharoratlarfarqi,
F –issiqlikuzatishyuzasi, m²;
G_c – suvsarfi, kg/s;
S_s – suvningissiqliksig‘imi, Dj/(kgK)
Suvningsarfinianiqlaymiz:

Oqimning harakatrejimiquyidagitenglamadananiqlanadi:

Suvharakatitezligiquyidagitenglamadananiqlanadi:

bu yerda:V – suvning hajmiy sarfi, m³/s; d – trubaning ichki diametri, m.
Suyuqlik oqimi uchun Prandtl kriteriyasi quyidagi tenglamadan aniqlanadi:
bu yerda: s, ,  - o‘rtacha haroratda suyuqlikning issiqlik sig‘imi, qovushoqligi va issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsientlari.
To‘g‘ri truba va kanallarda rivojlangan turbulent oqim uchun Nusselt kriteriyasi quyidagi tenglamadan aniqlanadi: (Re > 10 000).

bu yerda: Rr - Prandtl kriteriysi, suvni o‘rtacha harorati hisoblanadi;
Rr_d -Prandtl kriteriysi, qurilma devorini o‘rtacha haroratida hisoblanadi.
O‘tish sohasida issiqlikning berilishi (2300
To‘g‘ri truba va kanallardagi laminar oqimda issiqlikning berilishi (Re< 2300) quyidagi hisoblash tenglamasidan aniqlanadi:

So‘ngra issiqlik berish koeffitsienti  ning qiymati topiladi:

bu yerda: - issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsienti, Vt/m K.
Texnikaviy hisoblashlarda, agar issiqlik berishning ikkinchi koeffitsienti ancha kichik qiymatga ega bo‘lsa, kondensatsiyalanayotgan suv bug‘i uchun issiqlik berish koeffitsientaning qiymatini taxminan quyidagi intervalda olish mumkin:  = 10000 ….. 12000 Vt/ m² K.
Issiqlik o‘tkazish koeffitsienti K ning hisobiy qiymatini quyidagi tenglamadan topiladi:
, [ ]
bu yerda: - truba devorining qalinligi  = 0,002 mm;
 - issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsienti, =46,5 Vt/m K.
Isitish yuzasi issiqlik o‘tkazishning umumiy tenglamasidan topiladi:

bu yerda: Q – suyuqlikni isitish uchun ketgan issiqlik miqdori, Vt;K - issiqlik o‘tkazish koeffitsienti, Vt/m² K; - o‘rtacha haroratlar farqi.
1-misol: Qobiq trubali issiqlik almashtirgichni qo‘sh trubalaridagi suyuqliklarni oqim rejimini aniqlash.
Issiqlik almashtirgichni ichki trubasi diametri – 25x2mm;
Issiqlik almashtirgich tashqi trubasi diametri- 51x2.5mm;
Suyuqlikni umumiy sarfi – 3730 kg/soat
Suyuqlik zichligi- 1150 kg/
Dinamik yopishqoqlik koeffitsenti – 1.2 Pa