Принимаем схему вертикального маслоохладителя с прямыми трубками и перегородками типа диск-кольцо. Внутри трубок течет охлаждающая вода (пресная), в межтрубном пространстве – трансформаторное масло, омывая трубки снаружи.

Средняя температура масла в маслоохладителе[9, стр.54]:

tм.ср.=0,5*(tм1+tм2), оС (2.1)

где tм1-температура масла на входе в маслоохладитель, оС;

tм2-температура масла на выходе из маслоохладителя оС;

tм.ср =0,5*(60+48)=54оС.

Физические свойства при tм.ср.= 54оС: [9, приложение 3]

Срmм=1,876 кДж/(кг оС)

rм=859,3кг/м3

nм=6,68*10-6 м2 /с

Prм=101

Количество тепла, которое необходимо отвести охлаждающей водой от масла[9, стр.54]:

Qм=(Gм*rм* Срmм*( tм1-tм2))/3600, кВт/с (2.2)

где Gм - номинальный расход масла через аппарат, м3/ч;

rм – плотность масла при tм.ср.= 54оС, кг/м3 ;

Срmм –удельная теплоемкость масла при tм.ср.= 54оС, кг/м3 ;

Qм =(8,4*859,3*1,876*(60-48))/3600=44,3 кВт/с

Физические свойства воды при tв=18 оС: [9, приложение2]

Срmв=4,185 кДж/кг*оС

rв=998,5кг/м3

Температура охлаждающей воды при выходе из маслоохладителя:

Qм= Qв

Gм*rм* Срmм*( tм1-tм2)= Gв*rв* Срmв*( tв2-tв1) [9, стр.54] (2.3)

tв2=tв1+(Qв*3600/ (Срmв* Gв*rв)), оС

где tв1-температура воды на входе в маслоохладитель, оС;

Qв – тепловой поток, воспринимаемый охлаждающей водой, кВт/с;

Gв -номинальный расход воды через аппарат, м3/ч;

tв2=18+(44,3*3600/(4,185*22*998,5))=20 оС

Средняя температура воды[9, стр.54]:

tв.ср.=0,5*( tв1+tв2), оС (2.4)

tв.ср.=0,5*(18+20)=19оС

Физические параметры воды при tв.ср.= 19 оС: [9, приложение 2]

nв=0,9394*10-6 м2 /с

Prв=6,5996

lв=0,604 Вт/(м*К)

rв=997,45 кг/м3

Среднелогарифмический температурный напор (для противоточной схемы) [7, стр. 104]:

Dtср=((tм1-tв2)-(tм2-tв1))/(ln((tм1-tв2)/(tм2-tв1)))*eDt, оС (2.5)

eDt –поправочный коэффициент, учитывающий особенности принятой схемы движения теплоносителей. Для противоточной схемы eDt=1; [7, стр. 104]

Dtср =((60-20)-(48-18))/(ln((60-20)/(48-18)))=34 оС

Определение коэффициента теплопередачи:

Среднее значение коэффициента теплопередачи К

(Вт/(м2.К) определяется по уравнению (4.29) [7,стр. 108] :

К=1/((1/aмпр)+(djdн/dвнlлат)+(jdн/dвнaв)), Вт/(м2*К) (2.6)

где aм пр-приведенный коэффициент теплоотдачи масла, Вт/(м2*К);

aв- коэффициент теплоотдачи воды, Вт/(м2*К);

dн –наружный диаметр трубки,м;

dвн-внутренний диаметр трубки,м;

d -толщина стенки трубки, м;

lлат.- коэффициент теплопроводности латуни, Вт/(м*К);

j- коэффициент оребрения (j=2,26)

Задаемся температурами стенок со стороны воды и со стороны масла:

tст.в.=25 оС

tст.м.=40 оС

Задаемся скоростями воды и масла:

wв=1 м/с

wм=0,5 м/с

Значение приведенного коэффициента теплоотдачи aм пр [Вт/(м2*К)] от масла в пучке трубок с поперечным или близким к нему характером омывания определяется соотношением [7,стр.109]:

aм пр=aмhо, (2.7)

где aм-среднее значение коэффициента теплоотдачи, Вт/(м2*К);

hо-поправочный коэффициент (hо=0,95-0,98)

Для вычисления aм воспользуемся формулой (4.31) [7,стр. 109]:

aм=0,354(lм /d)*Re0,6*Prм0,33*(Prм/Prw)0,18, Вт/( м2*К) (2.8)

где lм - коэффициент теплопроводности масла при tм.ср.= 54 оС, Вт/(м*К);

Prf –число Прандтля для масла при tм.ср.= 54 оС;

Prw - число Прандтля для масла при tст.м.=40 оС;

d-расстояние между внешними образующими трубок,м;

Reм- критерий Рейнольдса для масла. Он определяется следующим образом:

Reм=(wм*d/nм) (2.9)

где wм –скорость масла, м/с;

nм –вязкость масла tм.ср.= 54оС, м2/с;

Reм=(0,5*0,003/6,68*10-6)=224

aм=0,354(0,107/0,003)*2240,5*101,720,33*(101,72/143,56)0,18=673,2 Вт/( м2*К)

aм пр=673,2*0,95=639,5 Вт/( м2*К)

Определяем режим движения воды в трубках. Критерий Рейнольдса для охлаждающей воды [9,стр.55]: