Расчёт коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха.

Ввиду невысоких значений коэффициента теплоотдачи от труб к воздуху α_в, рекомендуется применять оребрённые трубы с развитой наружной поверхностью. Для этого необходимо предварительно задаться параметрами оребрения - высо­той h и шагом b ребер. Высоту ребер рекомендуется принимать равной 0,5...1.0 от наружного диаметра трубы (h=(0,5...1,0)d_н,), а расстояние между ребрами b=(0,25...0,5)d_н.

Примем h = 1,0d_н = 15 · 1,0 = 15 мм. , b = 0,5d_н = 15·0,5 = 7,5 мм.

Степень оребрения ε_р, т.е. отношение площади оребрённой по­верхности к гладкой, определяется выражением:

εp=1+(Dp²-dн²)/2dнb=1+(0,045²-0,015²)/2·0,015·0,0075=9
где D_р=d_н+2h=0,015+2·0,015=0,045 м - диаметр ребра.

Чрезмерно высокая степень оребрения ( ) нежелательна, так как с увеличением высоты ребра падает его эффективность, оцениваемая КПД оребрения. Но в данном случае степень оребрения находится в допустимых пределах. Оценим КПД оребрения:

ηP = 1 – 0,05· εр = 1 – 0,05·9 = 0,55

Расчет α_в, осуществляется в той же последовательности, что и α_Ж, однако критериальные уравнения выбираются по таблице 2 с учетом поперечного обтекания труб потоком воздуха. Предварительно находится средняя температура воздуха t_в=(t'_в+t''_в)/2=(25-6)/2=9,5°С и по ней с использованием таблицы 2 «Приложения» интерполяцией определяются теплофизические свойства воздуха:

λ_в = 2,5·10^-² Вт/(м·град);

υв = 14,61 ·10^-6 м²/с;

Prв = 0,71

Затем выбирается тип пучка (шахматный) и шаги между трубами в ряду (поперек потока воздуха) S₁, а также шаг между рядами труб (по ходу воздуха) S₂. В шахматных (более плотных) пучках рекомендуется принимать 0,86D_р<S₂<D_р.

Возьмём : S₁=50 мм , S₂=45 мм

После выбора типа пучка и шагов труб находится поправка на плотность пучка ε_S: εs = (S1 / S2)^0,15 = (50 / 45)^0,15 = 1,016

Принимаем скорость воздуха ω_в=12 м/с и определяем число Рейнольдса:

< 20000, значит, режим переходный.

Вслед за этим на основе соответствующей критериальной зависимости определяется критерий теплоотдачи:

а по нему - α_в: Вт/м²·°С. Для упрощения последующих расчетов целесообразно рассчитать так называемый эффективный коэффициент теплоотдачи α_в^эф, учитывающий эффект оребрения: Вт/м²·°С.