Последовательность расчета АВО газа

1. Площадь полного горизонтального сечения (м²) одного ряда труб секции АВО (сечение по осям труб)

F_r=l[S₁(n_тр-1)+D_н] (…)

2. Площадь узкого сечения (м²) 1-го ряда труб секции АВО

F_у=F_г–ld_нn_тр-2F_рn_трl_р/U. (…)

3. Площадь боковой поверхности ребер (м²), приходящаяся на один погонный метр трубы,

4. Площадь поверхности торцов ребер (м²), приходящаяся на один погонный метр трубы,

F_то=3, 1416D_нd_h/U (…)

5. Полная площадь поверхности ребер (м²), приходящаяся на один погонный метр трубы,

F_пр= F_б+F_то (…)

6. Площадь одного погонного метра наружной поверхности трубы у основания ребер (м²)

F_н=3, 1416d_н. (…)

7. Площадь промежутков между ребрами (м²), приходящаяся на один погонный метр трубы,

F_пром= F_н(U-d_осн)/U (…)

8. Площадь одного погонного метра оребренной поверхности трубы (м²)

F=F_пр+F_пром (…)

9. Поверхность охлаждения одной секции АВО (м²)

F_т=[F_н(l - l_р)+Fl_р]n_трс. (…)

10. Площадь одного погонного метра внутренней поверхности трубы (м²)

F_в=3, 1416d_вн. (…)

11. Отношение полной наружной поверхности трубы с ребрами к ее внутренней поверхности

b=F/F_в. (…)

12. Коэффициент оребрения

К_ор=F/F_н. (…)

13. Безразмерные значения:

; . (…)

14. Поправочный коэффициент для числа продольных рядов шахматных пучков труб с круглыми ребрами

K_R=0, 8937R^{0, 0457} (…)

15. Эквивалентный диаметр сжатого поперечного сечения пучка труб (м)

d_э=2[U(S1-d)-h(d_осн+d_h)]/(2h+U) (…)

16. Условный определяющий размер (м)

17. Коэффициент формы шахматного пучка труб

С_s=5, 4(l_u/d_э)^{0, 3}. (…)

18. Расчетная температура атмосферного воздуха

Т_а=Т_в+d_r, (…)

где d_r – поправка на изменчивость климатологических данных. Для средней суточной и месячной температуры принимают равной 2, 5К, для средней температуры года и сезона – 1, 5К. При расчете АВО на экстремальную или текущую температуру воздуха d_r =0

19. В первом приближении задают температуру охлаждения газа в АВО на 10-15К выше расчетной температуры воздуха:

Т_охл=Т_в+(10-15) (…)

20. Вычисляют среднюю температуру газа в АВО(К)

Т_ср=0, 5(Т_вх+Т_охл) (…)

21. Удельная теплоемкость газа (кДж/(кг× К)) при содержании метана не менее 94% определяется по формуле

(…)

с_р=6, 3137+0, 4312р-0, 031652Т+0, 001306р²+0, 58615× 10^-4Т²-1, 19542× 10^-3рТ,

где =р_вх+р_бар/0, 0980665, 1 технич. атм. = 0, 0980665МПа.

22. Вычисляют среднее значение коэффициента сжимаемости газа:

а) для условий р_вх< 7, 5МПа

; (…)

б) для условий 7, 5МПа < р_вх< 12МПа

(…)

где

23. Вычисляют скорость газа в трубах (м/с)

(…)

24. Средний удельный вес газа (Н/м³)

r_ср=34183, 75Dr_вх/(z_срТ_ср) (…)

25. Потери давления газа в АВО (МПа)

(…)

где l - коэффициент гидравлического сопротивления внутренней поверхности труб, определяется по формуле Никурадзе,

l=1/(1, 74+2× lg(d_вн/(2Н)))². (…)

26. Динамический коэффициент вязкости газа (метана) (Па× с)

а) для условия и

h_г=10^-6(4, 2168+0, 0223Т+0, 243р); (…)

б) для условий

h_г=10^-6(5, 6878-0, 00376рТ+0, 02549р²+1, 15р+0, 82376× 10^-4Т²-0, 00745Т); (…)

27. Число Рейнольдса для газа

Re_г=р_срd_внW_г/(9, 80665h_r) (…)

28. Коэффициент теплопроводности газа (метана) (Вт/(м× К))

, (…)

l_г=10^-3(5, 515-4, 7906р+0, 1334Т+0, 0309рТ+2, 4365р²-

-0, 01435р²Т+0, 02147× 10^-3(рТ)²-0, 04412× 10^-3рТ²) (…)

29. Критерий Прандтля для газа

Рг_г=с_рh_г/(10-3l_г). (…)

30. Коэффициент теплоотдачи со стороны газа (Вт/(м²× К))

(…)

31. Количество тепла (кДж/с), передаваемого в АВО,

Q_т=р_гqc_р(Т_вх-Т_охл) (…)

32. Средняя температура воздуха на выходе из АВО (К)

Т_вв=Т_в+Q_т/(G_вс_рвn_вент) (…)

33. Средняя температура воздуха в секциях АВО (К)

Т_срв=0, 5(Т_в+Т_вв) (…)

34. Коэффициент динамической вязкости воздуха (Па× с)

h_в=10^-6(0, 04903Т_срв+3, 7677) (…)

35. Плотность воздуха на выходе из АВО (кг/м³)

r_вв=3485, 772р_бар/Т_вв. (…)

36. В первом приближении задают статическое давление вентилятора. Например, р_ст=150Па.

37. Вычисляют среднюю плотность воздуха в секциях АВО (кг/м³)

а) нижнее расположение вентиляторов:

r_срв=3485, 772(р_бар+0, 5× 10^-6р_ст)/Т_срв; (…)

б) верхнее расположение вентиляторов:

r_срв=3485, 772(р_бар-0, 5× 10^-6р_ст)/Т_срв. (…)

38. Средняя скорость воздуха в узком сечении секции АВО (м/с)

W_в=G_вn_вент/(р_срF_уn_с). (…)

39. Число Рейнольдса по условному определяющему размеру

Re=r_срвW_вl_u/h_в. (…)

40. Коэффициент гидравлического сопротивления пучка с шахматным расположением оребренных труб:

x=RC_sC_RRe^{-0, 25}+2(Т_вв-Т_в)/Т_срв’ (…)

где С_R – поправка на число рядов труб для малорядных пучков (R³ 5). При R³ 6 С_R =1; при R=4 С_R =1, 055; R=3 С_R =1, 1.

41. Вычисляют статическое давление вентилятора (Па)

. (…)

Сравнивают новое значение р_ст с предыдущим. При существенной разнице между ними увеличивают предыдущее значение р_ст и повторяют расчеты с п.37. Процесс итерации заканчивают при условии достижения заданной степени точности.

42. Коэффициент теплопроводности воздуха (Вт/(м× К))

l_в=10-3(0, 07923Т_срв+2, 66). (…)

43. Критерий Прандтля для воздуха

Pr_в=с_рвh_в/(10^-3l_в) (…)

44. Число Рейнольдса для воздуха

Re_в=p_cрвW_вd_н/h_в (…)

45. Критерий Нуссельта (зависимость В.Ф.Юдина)

(…)

46. Вычисляют конвективный коэффициент теплоотдачи со стороны воздуха (Вт/(м²× К))

a_К=Nul_в/d_н. (…)

47. Безразмерная высота ребер

, (…)

. (…)

48. Коэффициент эффективности круглых поперечных ребер прямоугольного профиля

E=f/(B₁, C), (…)

(…)

49. Поправка на трапециевидное сечение ребер

t=f/(B₂, S).

(…)

Для ребер прямоугольного сечения t=1.

50. Поправочный коэффициент, учитывающий неравномерность распределения коэффициента теплоотдачи по поверхности ребра,

y=0, 97-0, 056В₂. (…)

51. Приведенный коэффициент теплоотдачи (Вт/м²× К))

a_пр=a_к[1+F_пр(Еty-1)/F]. (…)

52. Вычисляют коэффициент теплоотдачи (Вт/м²× К) с учетом загрязнений, отнесенный к полной поверхности оребренных труб,

K_АВО=1/(b/a_вн+1/a_пр+br_эвн+r_эн). (…)

53. Вычисляют среднелогарифмический температурный напор (К)

q=(q₁-q₂)/(ln(q₁/q₂)), (…)

где q₁=Т_вх-Т_вв, q₂=Т_охл-Т_в.

Примечание. Если отношение q₁/q₂< 0, то вернуться к началу расчетов с п.20, увеличив при этом значение Т_охл.

54. Вычисляют значения:

М=(Т_вх-Т_охл)/(Т_вв-Т_в); N=(Т_вв-Т_в)/(Т_вх-Т_в). (…)

55. Поправочный коэффициент при однократном перекрестном ходе (А=1)

e_А=1=0, 9959-0, 3359N-0, 0259NM²+0, 6235MN²+3, 0054(MN)²-4337N²M³-

9, 6514M²N³+0, 5624(MN)³+7, 0741M²N⁴-0, 868MN⁵-2, 7969MN⁶. (…)

Для многоходовых АВО (А=2-4):

e=e_А=1+(1-e_А=1)(А-1)/4. (…)

56. Средний температурный напор (К)

q_ср=qe. (…)

57. Плотность теплового потока (теплонапряженность) (Вт/м²)

q_т=К_АВОq_ср. (…)

58. Расчетная поверхность теплообмена одной секции (м²)

F_рас =Q_т/(10^-3q_тn_с). (…)

По окончании расчета АВО значение F_рас должно незначительно отличаться от F_т.

59. Уточняют количество тепла (кДж/с), передаваемого в АВО,

. (…)

60. Вычисляют расчетную температуру охлаждения газа (К):

(…)

61. Сравнивают значения Т_охл и Т’_охл. При существенной разнице между ними принимают новое значение температуры охлаждения газа, равное, например (Т_охл+0, 1(Т’_охл-Т_охл)), и расчеты повторяют с п.20. Процесс итерации заканчивают при условии достижения заданной степени точности, например,

½ Т’_охл-Т_охл ½ =0, 3К. (…)

62. Динамическое давление (Па) вентилятора рассчитывается по формулам:

а) нижнее расположение вентиляторов:

r_дин=(G_вn_вент/F_уn_с)²/2r_вв; (…)

б) верхнее расположение вентиляторов:

. (…)

63. Мощность (кВт), потребляемая вентилятором:

а) нижнее расположение вентиляторов:

N_вент=G_в(r_ст+r_дин)/(10³r_вКПД), (…)

где

r_в=3485, 772r_бар/Т_в; (…)

б) верхнее расположение вентиляторов:

N_вент=G_в(r_ст+r_дин)/10³r_вКПД), (…)

Если полученная по расчету мощность, потребляемая вентилятором, превысит паспортное значение (N_н), то следует повторить расчет АВО при меньшем значении расхода воздуха (G_в), соответствующем другой величине угла поворота лопастей вентиляторов, и новом значении КПД.