Reв=(wв*dвн/nв) (2.10)

где wв –скорость воды,м/с;

dвн –внутренний диаметр трубки,м;

nв –коэффициент кинематической вязкости, м2 /с;

Reв=(1*0,011/(1,006*10-6))=11000

У нас турбулентный режим течения жидкости, т.к. Reв= 11000>5*103. При таком режиме среднее значение aв определяется по формуле[7,стр 114]:

aв=0,021*(lв/ dвн)* Reв0,8* Prf0,43*( Prf/ Prw)0,25, Вт/( м2*К) (2.11)

lв –коэффициент теплопроводности воды при tв.ср.= 19оС;

Prf –число Прандтля для воды при tв.ср.= 19 оС;

Prw - число Прандтля для воды при tст.в.=25 оС;

aв=0,021*(0,58/0,011)* 110000,8* 7,020,43*( 7,02/ 6,32)0,25=4460 Вт/( м2*К)

Плотность теплового потока внутри трубок qв[9,стр. 56]:

qв=aв*( tст.в.- tв.ср), Вт/м2 (2.12)

qв=4460 *( 25- 19)=13380 Вт/м2

к=1/((1/639,5)+(0,0015*2,26*0,014/104,5*0,011)+(2,26*0,014/4460*0,011))==420 Вт/( м2*К)

Поверхность охлаждения маслоохладителя расчитывается [9,стр. 56]:

F¢=Q/(k*DTср), м2 (2.13)

Q - количество охлаждаемого водой тепла, Вт;

DTср - среднелогарифмический температурный напор, оС;

k – коэффициент теплопередачи, Вт/( м2*К);

F¢=44300/(420*34)=3,1 м2

Удельная плотность теплового потока[7,стр. 108]:

q=Q/F¢, Вт/( м2*К) (2.14)

q=44300/3,1=14290 Вт/( м2*К);

С другой стороны это можно выразить следующим образом [9,стр.55]:

q=aм*Dtм=461*Dtм (2.15)

Следовательно: Dtм=q/aм=14290/640=21,3 оС

Из рис.2.1 видно что tст.м.=tм.ср.- Dtм=54-21,3=32,7 оС

Т.к. q=q1=q1=…=qn, то

q=aв*Dtв=4460*Dtв

Dtв=q/aв=14290/4460=3,2 оС

tст.в.=tв.ср.+Dtв=19+3,2=22,2 оС

По результатам расчета принимаем температуру стенки со стороны воды tст.в.= 22,2 оС и температуру стенки со стороны масла tст.м.=32,7 оС.

Рис.2.1 График изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена при противотоке.

Теперь пересчитываем площадь поверхности охлаждения относительно найденных температур стенок:

Prв(при tст.в.= 22,2 оС)=6,32

aв=0,021*(0,58/0,011)* 110000,8* 7,020,43*( 7,02/6,78)0,25=4263,5 Вт/( м2*К)

qв=4263,5 *( 22,2- 19)=13643 Вт/м2

Prм(при tст.м.= 32,7оС)=132,8

aм=0,354(0,107/0,003)*2240,5*101,720,33*(101,72/132,8)0,18=695,3 Вт/( м2*К)

aм пр=695,3*0,95=660,5 Вт/( м2*К)

q=660,5*(54-32,7)=14069,4 Вт/м2

к=1/((1/660,5)+(0,0015*2,26*0,014/104,5*0,011)+(2,26*0,014/4263,5*0,011))=

=412 Вт/( м2*К)

F¢=44300/412*34=3,16 м2

Поверхность охлаждения с учетом загрязнения[9,стр.56]:

F=1,1*F¢, м2 (2.16)

F=1,1*3,16=3,47 м2

Далее проводим аналогичный расчет для разных скоростей воды и масла, для того, чтобы выбрать оптимальную площадь поверхности охлаждения и оптимальные скорости воды и масла. Варианты расчетных скоростей и результаты вычислений приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Зависимость поверхности охлаждения маслоохлодителя от скоростей воды и масла .