Issiqliк hisobi

Isitilayotgan eritmaning fizik kattaliklarini topish. O‘rtacha harorat (va eritmaning konsentratsiyasi) bo‘yicha maxsus qo‘llanmalardagi jadvallardan foydalanib, berilgan issiqlik tashuvchi agentlarning fizik kattaliklari topiladi: 1) qovushoqlik μ , Pa·s yoki , m²/s; 2) zichlik ρ, kg/m³; 3) solishtirma issiqlik sig‘imi s, J/(kg·К); 4) issiqlik o‘tkazuvchanlik λ, Vt/(m·К); 5) harorat o‘tkazuvchanlik , m²/s; 6) Prandtl soni Pr = .




t_т

10.19-rasm. Yuzali issiqlik almashgichni hisoblashga doir.
Issiqlik miqdori va bug‘ sarfini aniqlash. Suyuqlikni isitish uchun ketgan issiqlik miqdori (Vt) quyidagi tenglama yordamida topiladi:
Q = x G c ( t₀ – t_b ) , (10.6)
bunda, x = 1,02 ÷ 1,05 – issiqlik yo‘qotilishini hisobga oluvchi koeffitsiyent; G – suyuqlik sarfi, kg/s; s – eritmaning o‘rtacha solishtirma issiqlik sig‘imi, J (kg·К); t₀ – suyuqlikning oxirgi harorati, ⁰C; t_b – suyuqlikning boshlang‘ich harorati, ⁰C.
Bug‘ sarfi (kg/s) quyidagi tenglama orqali aniqlanadi:
D = , (10.7)
i – isituvchi bug‘ning entalpiyasi, Ө – kondensatning entalpiyasi, J/kg;
.
i – maxsus qo‘llanmalardan berilgan bug‘ bosimi R bo‘yicha olinadi.
Issiqlik o‘tkazish koeffitsiyentini aniqlash. Bir va ko‘p qavatli tekis yuzalar uchun issiqlik o‘tkazish koeffitsiyenti К, Vt/(m²·К) quyidagi tenglama orqali hisoblanadi:
, (10.8)
bu yerda, α₁ va α₂ – haroratlari yuqori va past bo‘lgan issiqlik tashuvchi agentlar uchun issiqlik berish koeffitsiyentlari, Vt/(m²·К); – devor (devor va iflosliklar qatlamlari bilan birgalikda) termik qarshiliklarining yig‘indisi, (m²·К)/Vt.
Silindrsimon yuzalarni hisoblashda, agar quvurning ichki diametri d_u ni uning tashqi diametri d_t ga nisbati bo‘lgan sharoitda, К ni hisoblashda (10.8) tenglamadan foydalanish mumkin. Boshqa holatlarda silindrsimon yuzalar (quvurlar) uchun issiqlik o‘tkazish koeffitsiyenti К_R 1 m quvur uzunligiga nisbatan olinadi Vm/(m·К) va quyidagi tenglama bilan aniqlanadi:
, (10.9)
bu yerda, λ – devor materialining issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsiyenti, Vt/(m·К); r₃ – iflosliklarning termik qarshiliklari, (m²·К)/Vt; d₃ – quvurning iflosliklar bilan qoplangan diametri, m.
Devorlardagi iflosliklarning issiqlik o‘tkazuvchanligi (1/r₃) issiqlik tashuvchining turiga, uning haroratiga va tezligiga hamda devor materialiga, isituvchi muhitning haroratiga, uskunaning tozalanmasdan ishlaydigan davriga (qisqa qilib aytganda, cho‘kma yoki korroziya mahsulotining turiga) bog‘liq bo‘ladi. r₃ ning qiymatlarini faqat tajriba yo‘li bilan aniqlash mumkin. Iflosliklarning issiqlik o‘tkazuvchanligi (1/r₃) to‘g‘risidagi taxminiy qiymatlar tegishli adabiyotlarda keltirilgan. Masalan, o‘rta sifatli ifloslangan suv uchun devordagi ifloslikning issiqlik o‘tkazuvchanligi 1/r₃ = 1400÷1860 Vt/(m·К).
Issiqlik berish koeffitsiyentlari α₁ va α₂ kriterial tenglamalar yordamida topiladi. Masalan, bizning misol uchun balandligi N bo‘lgan vertikal quvurlar o‘rami tashqi yuzasida bug‘dan devorga berilayotgan issiqlik berish koeffitsiyenti α₁ quyidagi tenglama bilan aniqlanadi:
. (10.10)
Кondensatning fizik-kimyoviy kattaliklari α, μ, ρ yupqa qatlam (plyonka) ning o‘rtacha harorati bo‘yicha topiladi. Кondensatsiyalanish issiqligi r to‘yinish harorati ga qarab aniqlanadi. Haroratlar farqi quyidagi ayirmaga teng:
Δt = . (10.11)
bu yerda, – devorning harorati.
Agar isitish quvurlari gorizontal bo‘lsa, bunda bug‘ning quvur devorlariga issiqlik berish koeffitsiyenti quyidagicha aniqlanadi:
. (10.12)
bu yerda, d – quvurning diametri.
Devorlardan isitilayotgan muhitga issiqlik berish koeffitsiyenti harakat rejimiga ko‘ra har xil kriterial tenglamalar yordamida topiladi. Hisoblash tenglamasini topish uchun avval Reynolds mezoni Re aniqlanadi. So‘ngra tegishli kriterial tenglama tanlanadi. Masalan, turg‘un turbulent rejimda (Re≥10⁴) to‘g‘ri quvur ichidagi majburiy harakat paytidagi issiqlik berish koeffitsiyenti α₂ ni aniqlash uchun quyidagi kriterial tenglamadan foydalanish mumkin:
Nu = 0,023 Re^0,8Pr^0,4 (10.13)
yoki
, (10.14)
bu yerda, d_E = 4 S/P – ekvivalent diametri, S – oqim ko‘ndalang kesimining yuzasi, P – kesimning ho‘llangan perimetri (dumaloq kesimli quvurlar uchun d_E quvurning ichki diametriga teng bo‘ladi); w – issiqlik tashuvchi muhitning o‘rtacha tezligi; λ, , s, μ – issiqlik tashuvchi agentning fizi-kimyoviy kattaliklari, ularning son qiymatlari muhitning o‘rtacha harorati bo‘yicha tegishli qo‘llanmalardan topiladi.
(10.12) tenglamasi to‘g‘ri quvur uzunligi ℓ ni uning diametri d ga nisbati ℓ/d >50 bo‘lgan sharoit uchun natija beradi.
Oraliq rejim uchun (23004) aniq tenglamalar ishlab chiqilmagan. Taxminiy hisoblashlar uchun quyidagi tenglamadan foydalansa bo‘ladi:
Nu = 0,008 Re^0,9 Pr^0,43 . (10.15)
Laminar rejim uchun (Re<2300) quyidagi kriterial tenglamadan foydalanish mumkin:
Nu = 0,17 Re^0,33 Pr^0,43 Gr^0,1 , (10.16)
bu yerda, Gr = – Grasgof mezoni; ℓ – aniqlovchi geometrik o‘lcham (quvur uchun – uning diametri, tekis vertikal yuza uchun – uning balandligi); β – suyuqlikning hajmiy kengayish koeffitsiyenti; Δt – devor va suyuqlik (yoki teskari) haroratlari oralig‘idagi farq; Pr – suyuqlikning o‘rtacha haroratlari bo‘yicha hisoblangan Prandtl soni. Pr_g – suyuqlikning devor o‘rtacha harorati bo‘yicha hisoblangan Prandtl soni. So‘ngra α ning qiymati Nusselt mezoni orqali topiladi:
. (10.17)
Shunday qilib, α₁ ning qiymati to‘g‘ridan-to‘g‘ri (10.10) yoki (10.11) tenglamalar orqali topiladi. α₂ ning qiymatini topish uchun eng avval Nusselt mezonining son qiymati suyuqlik harakatining rejimiga ko‘ra (10.12), (10,14) yoki (10.15) kriterial tenglamalar yordamida aniqlanadi. So‘ngra Nu ning son qiymatiga asosan α₂ (10.16) ifoda bo‘yicha hisoblab chiqiladi. Va nihoyat К ning qiymati (10.8) yoki (10.9) tenglamalar yordamida aniqlanadi.
Isitish yuzasini topish. Issiqlik almashgichning isitish yuzasi F (m²) issiqlik o‘tkazishning umumiy tenglamasidan topiladi:

. (10.18)
Bu yuza uchun qabul qilingan isitkichning sxemasi quvurlarning diametri va uzunligiga ko‘ra joylashtiriladi. Isitish yuzasini joylashtirish isitkichning konstruktiv hisobini tashkil etadi.