Каналы из пластин сетчато-поточного типа

Сетчато-поточные пластины с прерывистыми турбулизато — рами в форме полусферических или усеченно-конических высту­пов. ]. Для сетчато-поточных пластин модели «Суперплейт» с прерывистыми турбулизаторами в форме полусферических вы­ступов (рис. 63 и 64) при определяющих размерах Ё] = 0,265 м2; Si = 22 мм; S2 = 25,4 мм; h = 6 мм; dэ = 0,012 м; f 1 = 0,0018 м2; L„ = 0,89 м в условиях турбулентного движения рабочей среды при Re от 300 до 25 000 получены расчетные формулы:

(113)

(114)

(115)

Nu = 0,076Re°- 75Pr"’43(Pr/PrCT)IJ Eu = 214Re_0>25

і-= 5,8Re-0-25.

В приведенных формулах за эквивалентный диаметр приня­та удвоенная высота выступов.

(

К г

1 1 I 1

S! !

Ч

с

ч

V

Л

j,

і

. к

}!

‘(

у

)

V

4V

V’

1

у

>

V

х!

ч

Л

Л-

ч>

ь

J,

і

X

л

-f-

X

г

-ir

у

V

у

V

:=р

V

—- У

Y

"Г“"

85

с

J А

(

Л

J,

Л

■Л

(

Л

Л

; !

X j

« 1

‘ ¥ " V

Уч

V

Л 4

V

Ч

*4

ч

у ‘

у Ч

У к

■> 1 1 1

S3

л 10 Ж

Поверхность теплопередачи в виде полусферических высту­пов широко распространена в американских и японских конст­рукциях пластин «Супер­плейт S, ЕЕ» (рис. 63),

«Хисака-Ех-2»; «Хисака- Ех-3» (рис. 66).

Для приблизительных расчетов этих моделей пластин также можно ис­пользовать зависимости (ИЗ) — (115).

Несмотря на высокую интенсивность искусствен­ной турбулизацпи, свойст­венную пластинам сетча­то-поточного профиля,

V 1 1 1 atl 1 1 О L)| 1 j 1 і СІ 1*1 I 1 П V 1 1 1 V Н| 1 ^

Jt

Jt

л.

Jt

здъ_1__д

ЮТ ДЯЛЮТНЫХ ПрОНЛіуіИPPTR Г

-4__д

перед другими в смысле энергетической эффектив — Рис. 100. Пластины с полусферическими НОСТП. На интенсивность выступами

теплообмена в этих кон­струкциях неблагоприятно влияют многочисленные контактные «пятна», которые уменьшают эффективную рабочую зону по­верхности пластин.

2. Для сетчато-поточных пластин с прерывистыми турбулиза­торами в виде полусферических выступов (рис. 100) при работе

на газообразных средах Ю. В. Петровский п В. I’. Фастоискнй получили в области Re = (3900 -4- 9000)

Nu = 0,1052Re°*716; (116)

Eu = 408,5LnRe-°.33. (117)

При одинаковых линейных скоростях воздуха коэффициент

теплоотдачи для этих пластин в 2,5—2,8 раза выше, чем для

гладкой плоской стенки.

3. Пластины сетчато-поточного типа с прерывистыми турбу- лизаторами в виде усеченно-конических выступов (рис. 101).

Рис. 101. Профиль пластин «Розенблад-В» и «Розенблад-С» с усе­ченно-коническими выступами

Такие поверхности в промышленности используются в свар — ных пластинчатых теплообменниках модели «Розенблад-В» и «Розенблад-С».

Аналогичную поверхность на модели исследовал 3. Октабец. При Re от 300 до 10 000 получено при d-, = 0,0063 м; Fі = 0,14 м2; 6 = 4 мм

Nu = 0,152Re° • «Рг° •43 (Рг/Ргст)3 •2 5; (118)

Ей = 1160Re-()-42. (119)

Сетчато-поточные пластины с пересекающимися наклонными к оси симметрии гофрами. 1. Сетчато-поточные пластины с пе­ресекающимися наклонными гофрами треугольной формы изго­товляют машиностроительные заводы в СССР. Выпускают пла­стины разных размеров с одинаковой гофрировкой.

Наиболее распространены пластины с гофрировкой в елку ПР-0,5 Е (см. рис. 38).

При определяющих размерах Fі = 0,5 м2; SH = 14 мм; S = = 16,2 мм; h — 4 мм; = 0,008 м; /у = 0,0018 м2; Ln = 1,15 м;

при турбулентном режиме течения рабочей ереды для области Re от 50 до 20 000 для утих пластин действительны расчетные уравнения:

TOC o "1-5" h z Nu = 0,135Re°. * Фг° •4 3 (Pr/PrCT)° > -5; (120)

Eu = 1620Re^0-25; (121)

1 = 22,4Re-0’25. (122)

При ламинарном режиме течения при 0,1 ^ Re ^ 50

Nu = 0,63Re0-33pro.33(pr/prcT)o.-‘5; (123)

Eu = 35 000Re_1 (124)

и

£ = 486Re-‘. (125)

Приведенные формулы справедливы для различных рабочих сред при изменении числа Прандтля от 0,7 до 5000.

При обогреве конденсирующимся движущимся паром в ка­налах из этих пластин при температурном напоре между паром и холодной стенкой At ^ 10° С Товажнянский получил

Nu = 0,375• 10-3 (GaPr 1)° ’55 (7-?^ (126)

здесь Nu = -^———- критерии— Нуссельта;

SL п

Ga =— критерий Галлилея;

т г Г «.

К критерии конденсации;

ct

р2 и pi — плотность пара при данном давлении и плотность кон­денсата.

При медленном движении пара в этих каналах н Аг< 10° С удовлетворительные результаты дает уравнение (78).

2. Модернизированная конструкция пластин «ПР-0,5 М» (см. рис. 52 и 53) имеет несколько измененные определяющие разме­ры капала при сохранении угла наклона гофр треугольного про­филя Fі == 0.5 м2; 5И = 18 мм; S = 20,8 мм; h = 5 мм; = = 0,0096 м; U = 0,0024 м2; 1п = 1,0.

Теплоотдача при турбулентном режиме движения рабочей среды в этом случае также описывается уравнением (120).

Гидравлическое сопротивление благодаря модернизации входных и выходных участков канала уменьшено и описывается формулами

Eu = 784Re-0-23;

При конденсации движущегося пара в каналах из пластин «ПР-0,5 М» при ^ 10° С получено уравнение

Nu„ = 240Re“’ 7Рг° ’4; (128)

здесь

NuK критерий Нуссельта при конденсации;

ReK == SLs. критерий Рейнольдса при конденсации;

ФкТк

Рг =-^у——- критерий— Прандтля.

За определяющий размер в критериях Nu,, и ReK принята приведенная длина пластины L„.

3. Сетчато-поточные пластины «ПР-0,3» имеют при той же форме гофр, что и пластины «ПР-0,5 М», следующие определя­ющие размеры: /д = 0,3 м2; S,, = 18 мм; 5 = 20,8 мм; h = 4 мм;

dj = 0,008 м; /і = 0,0011 м2; Ьп — 1,12 м.

Теплоотдача при турбулентном режиме движения рабочей среды в этом случае также описывается уравнением (120).

Для расчета гидравлических сопротивлений получены фор­мулы:

TOC o "1-5" h z Eu= 1350Re ° (129)

£= 19,3Re-°-2r (130)

При конденсации движущегося пара для этих пластин

Nu = 322Re“’7Pr”-4. (131)

Обозначения и определяющий размер те же, что и для фор­мулы (128).

4. Сетчато-поточные пластины в елку 0,2-К квадратные с на­клонными гофрами треугольной формы (рис. 102).

При сборке в пакет эти пластины устанавливают повернуты­ми в плоскости пластины одна относительно другой па 90°. Ка­налы имеют форму, показанную на рис. 103.

Определяющие размеры: /д = 0,2 м2; 5Н = 18 мм; 5 = 21 мм; 1г = 4 мм; ufn = 0,0075 м; = 0,0016 м2; £„ = 0,442 м.

Теплоотдача при турбулентном режиме

TOC o "1-5" h z Nu = 0,09Re° • 7зрг° •4 3 (Рг/Ргст)° •25. (132)

Гидравлические сопротивления:

Eu = 500Re~°>25; (133)

£ = 17Re~°>25. (134)

5. Сетчато-поточные пластины в елку с наклонными гофрами

треугольной формы для полуразборных сварных блочных и не-

/ІдиУіг" а/а м иди а с/тій

103. Сечения межпластинного канала из пластин в елку «02-К»

разборных теплообменников имеют размеры гофр аналогичные пластине в елку «ПР-0,5 М» разборных теплообменников.

Расчетные уравнения для этих пластин еще не проверены на промышленных аппаратах, однако для расчетов в первом при­ближении можно рекомендовать уравнения (120) н (121); (123) и (124); (131) и (78) для полуразборных и сварных блочных теплообменников.

Влияние размеров эквивалентного диаметра, высоты и шага гофр, а также угла наклона гофр треугольной формы в сетчато­поточных пластинах исследовалось нами на моделях, обдувае­мых в аэродинамической трубе потоком воздуха.

Модели пластинчатых теплообменников имели размеры пла­стин, приведенные в табл. 4, а формы межпластинных каналов были аналогичны приведенным на рис. 103.

Таблица 4

Параметры

I

II

III

IV

V

Габаритные размеры пластин в мм:

длина L………………………… * .

510

510

510

510

510

510

ширина В…………………………….

320

320

225

225

225

225

Толщина стенки 6…………………………….

1

1

1

1

1

1

Поверхность теплопередачи одной пластины F в м2…………………………

0,163

0,163

0,128

0,121

0,128

0,136

Шаг гофр по нормали к линии вершин 5Н в мм………………………………………

18

18

18

18

27

36

Шаг гофр вдоль потока рабочей среды S в мм……………………………….

20,8

20,8

25,4

36,0

30,6

40,3

Высота гофр h в мм………………………….

5

5

5

5

8

12

Число гофр на пластине Z… .

25

25

20

14

16

12

Эквивалентный диаметр d3 в м • 10 3

9,65

19,0

9,35

8,97

16,9

22,5

Площадь поперечного сечения од­ного канала /j в м2-!0 . . .

1.5

2,26

1,12

1,12

1,91

2,71

Смоченный периметр в поперечном сечении канала П в м…………………..

0,465

0,477

0,481

0,490

0,476

0,481

Длина одного канала (приведен­ная) 1п в м……………………………………………..

0,57

0,57

0,565

0,51

0,569

0,604

Угол наклона гофр к осп симмет­рии ф в градусах…………………………………

60

60

45

30

60

60

Было проведено исследование теплоотдачи и гидравлических сопротивлений в пакете / (SH = 18; dп = 9,65 мм; h = 5 мм; ф = = 60°; табл. 4) при нормальном сжатии пластин до соприкосно­вения вершин гофр в точках их взаимного пересечения и в па­кете Г при раздвигании пластин до зазора 6 мм в точке пере­сечения гофр (с/, = 0,019 м).

Установлено, что при Re = idem коэффициент теплоотдачи при разомкнутом, бесконтактном канале Г уменьшается в 1,5 ра­за, а гидравлическое сопротивление ДР уменьшается в 4 раза по сравнению с сопротивлением в канале 1.

Вторая серия опытов проводилась с пакетами I, IV и V, у ко­торых высота гофр и шаг гофр были различны (см. табл. 4).

Пакеты сжимались до контакта гофр в точках пересечения их вершин. Установлено, что увеличение высоты гофр, а следо­вательно, и эквивалентного диаметра по сравнению с пакетом /, а также увеличение шага гофр ведет к уменьшению коэффици­ента теплоотдачи а в 1,45 раза при Re = idem (пакеты I и V).

Гидравлическое сопротивление в этом случае уменьшается в 2,7 раза. Пакет IV показывает аналогичную закономерность: а уменьшается в 1,16 раза, а ДР в 1,9 раза.

Третья серия опытов проводилась с пакетами I, II и III, ко­торые имели одинаковую форму и размеры гофр, но различные углы наклона линии вершин гофр к продольной оси симметрии: S„ = 18 мм; А = 5 мм; <рг = 60°; фи = 45°; фщ = 30°.

Пакеты сжимались до контакта гофр, определялся коэффи­циент теплоотдачи к нагреваемому потоку воздуха и гидравли­ческое сопротивление.

Установлено, что уменьшение угла наклона гофр с 60° (па­кет 1) до 30° (пакет III) приводит к уменьшению коэффициен­та теплоотдачи а в среднем в 4,5 раза при Re = idem, в то время как гидравлическое сопротивление потоку воздуха снижается для этого случая в 10—15 раз. Пакет II (ф = 45°) по сравнению с пакетом I показывает аналогичную закономерность: а умень­шается в 1,37 раза, а ДР в 6,2 раза.

Таким образом, наиболее эффективными оказались каналы типа III с размерами = 18 мм; 5 = 36 мм; /г = 5 мм; d„ = = 0,00897 м; ф = 30° при нагревании воздуха в диапазоне чисел Re от 1000 до 20 000.

6. Сетчато-поточные пластины с пересекающимися наклонны­ми гофрами синусоидальной формы моделей «Розенблад-25»; «Розенблад-ЗБ»; Розенблад-55» (см. рис. 58).

По этому семейству сетчато-поточных пластин наиболее пол­ные данные опубликованы для пластин типа 3S, которому по­добны также типы 2S и 5S.

В сборке четные и нечетные пластины повернуты одна отно­сительно другой на 180°, благодаря чему линии вершин гофр од­ной пластины пересекают вершины гофр другой. Продольные и поперечные сечения группы таких пластин показаны на рис. 59 и 60.

Пластины этого типа образуют сетчато-поточный канал, в ко­тором поток жидкости меняет направление движения в двух плоскостях и подвергается искусственной турбулизации. Уже при Re ^ 150 нарушается ламинарный режим течения. Движе­ние жидкости между пластинами происходит в общем одним потоком, состоящим из многократно сходящихся и расходящих­ся частных потоков, обтекающих 2300 точек контакта гофр в межпластинном канале.

При определяющих размерах F = 0,33 м2; 5П = 10 мм; 5 = = 11,5 мм; h = 3,2 мм; d3 = 0,0054 м; /t = 0,001 м2; Ьп = 0.89 м, при турбулентном движении рабочей среды и Re от 200 до 25 000 получены расчетные формулы:

TOC o "1-5" h z Nu = 0,135Re°’73Pr0>43(Pr/PrCT)0’25; (135)

Eu = 1843Re-0-25; (136)

£ = 22,4Re~0-25. (137)

При ламинарном режиме течения для пластин типа 3S полу­чена формула

Nu = 0,4 ( RePr y ‘‘7 ОФст)0 •14 • С1’38)

Комментирование и размещение ссылок запрещено.

Комментарии закрыты.

recuperatio.ru