Diện tích bề mặt của một ống (phía trong của ống): 𝐹𝑡𝑟 = 𝛱 × 𝑑𝑡𝑟 × ℎ = 3,14 × 0,03 × 1,4=0,132 m2
Diện tích mặt ngoài ống:
𝐹𝑡𝑟 = 𝛱 × 𝑑𝑛𝑔 × ℎ = 3,14 × 0,035 × 1,4 = 0,153 m2
Diện tích phần bề mặt ngoài của một ống: Fbm = Fg+Fkg Diện tích phần có gân: 𝐹𝑔 = 𝛱 × 𝐷𝑔× 𝐿𝑔 +𝛱 4 × 𝐷𝑔 2 −𝛱 4 × 𝑑𝑛𝑔 2 = 3,14 × 0,049 × 0,233 +3,14 4 × 0,0492−3,14 4 × 0,0352 = 0,0368 (m2) Diện tích phần không gân:
𝐹𝑘𝑔 = 𝐿𝑘𝑔 × 𝛱 × 𝑑𝑛𝑔 = 1,167 × 3,14 × 0,035 = 0,128 (m2) Vậy :
Fbm = Fg+Fkg = 0,0368 + 0,128= 0,165 (m2) Chọn số ống xếp trên một hàng là: i = 36
Khoảng cách giữa các ống này ống kia là d= 0,008(m)
Khoảng cách giữa ống ngoài cùng dến caloripher là x=0,01(m) Diện tích tự do của caloripher là Ftd
-Chiều dài của cả caloripher là
𝐿𝑥 = 𝐷𝑔× 𝑖 + 2 × 𝑥 + (𝑖 − 1)𝑑
= 0,049 × 36 + 2 × 0,01 + (36 − 1) × 0,008 = 2,046(𝑚) Chọn chiều cao ống là h=1,4 m
Diện tích tiết diện của caloripher:
𝐹𝑥 = 𝐿𝑥 × ℎ = 2,046 × 1,4 = 2,8644 𝑚2 Diện tích cản của gân:
𝐹𝑐𝑔 = 𝐷𝑔 × 𝐿𝑔 × 𝑖 = 0,049 × 0,233 × 36 = 0,411 (𝑚2) Diện tích cản của ống:
32 Từ đó ta có diện tích phần tự do : 𝐹𝑡𝑑 = 𝐹𝑥 − 𝐹𝑐𝑔 − 𝐹𝑐 = 2,8644 − 0,411 − 1,47 = 0,9834 (𝑚2) Vận tốc của không khí ⍵𝑘𝑘 = 𝑉 𝐹𝑡𝑑 = 23438,3655 0,9834×3600 = 6,62 m/s
Hệ số cấp nhiệt từ hơi nước bão hòa đến bề mặt ngang của ống 𝜶1:
𝛼1 = 2,04×A×( 𝑟
𝐻.∆𝑡)0,25 (w/m2 độ) [9, 1.64, 40] Trong đó:
H = h = 1,4m: chiều cao ống truyền nhiệt r : Ẩn nhiệt hoá hơi J/k
Từ thbh =1200C tra bảng I.250 STQTTB I ta có r = 2207.103 J/kg: ẩn nhiệt hóa hơi.
∆t: hiệu số giữa nhiệt độ hơi ngưng tụ và nhiệt độ thành ống. Chọn nhiệt độ tại thành ống truyền nhiệt tT = 119,75oC.
∆t = thbh - tT = 120 – 119,75 = 0,25oC. A: hệ số có giá trị phụ thuộc vào ttb.
𝑡𝑡𝑏 = 120+119,75
2 = 119,875 0C
Sử dụng phương pháp nội suy, tra bảng tr.18 STQTTBII ta có: A = 234,17
-t :Hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi ngưng tụ và nhiệt độ thành caloripher: bh t = thnđ - tT = 120-119,875 = 0,125oC Thay số và ta tính được: 𝛼1 = 2,04×234,17× (2207×103 1,4×0,125)0,25 = 28467,7
33 Tính hệ số cấp nhiệt từ mặt ngoài ống đến không khí chuyển động trong caloripher2: Chuẩn số Reynol: Re = 𝜔𝑘𝑘×𝑏𝑔 𝛶 = 6,62×0,01 18,202×10−6 = 3636,96 Chuẩn số Nuxen Vì bố trí các ống thẳng hàng nên C=0,116 và n=0,72
2300 < Re <104 : Không khí chảy theo chế độ chảy quá độ. Tại 53,09 0C ta có : Pr = 0,6974
Và 𝑑𝑛𝑔
𝑏𝑔 = 0,035
0,01 = 3,5 (3<𝑑𝑛𝑔
𝑏𝑔 <4,8)
Lưu thể chảy qua bên ngoài ống chùm có gân : Nu = C×(𝑑𝑛𝑔
𝑏𝑔)-0,54× ( 𝑙
𝑏𝑔)-0,14×Ren×Pr0,4 [2, V.57, 20] Trong đó :
dng : đường kính ngoài của ống, dng = 0,035 (m) bg : bước gân, bg = 0,01 (m)
l : chiều dài gân, lg = 0,007 (m) Vậy Nu = 0,116×(0,035 0,01)-0,54×(0,007 0,01)-0,14× (3636,96)0,72×( 0,6974)0,4= 19,65 Hệ số cấp nhiệt 𝛼2 = 𝑁𝑢.𝜆 𝑙𝑔 = 19,65×2,851×10 −2 0,007 = 80,03 (w/m2 độ).
Hệ số cấp nhiệt đối lưu thực tế
Từ 𝛼2 dựa vào đồ thị V.17b, trang 20, sổ tay QTTB tập 2 suy ra : 𝛼tt = 60 Hệ số cấp nhiệt đối lưu thực tế :
K = 1 1 𝛼𝑡𝑡+ 1 𝛼1× 𝐹𝑏𝑚 𝐹𝑡𝑟 = 1 1 60+ 1 28467,7× 0,165 0,132 = 59,84(w/m2.độ). [2, V.58,20] Vậy nhiệt lượng riêng:
q2 = K×ttb = 59,84×119,875= 7173,32 (w/m2) So sánh ∆q = |𝑞2−𝑞1|
𝑞2 ×100= |7173,32−7116,925|
7173,32 ×100=0,79% Vậy những giả thuyết đưa ra có thể chấp nhận được.
34