A comparison of two methods for calculating the heat transfer coefficient from the outer surface of finned pipes to atmospheric air is performed using the example of air cooling apparatus
: heat exchange, heat transfer, air cooling apparatus, coefficient of finning
Аппараты воздушного охлаждения (АВО) используются на нефтеперерабатывающих, нефтехимических, химических и смежных с ними производствах для конденсации паров и охлаждения высокотемпературных жидких сред. Они получили распространение на пожаро- и взрывоопасных производствах, поскольку существенная доля теплоты в этих аппаратах отводится посредством естественной конвекции атмосферного воздуха, что является существенным фактором при аварийных ситуациях.
Ранее в работе [1] рассматривалась методика определения оптимального значения коэффициента оребрения 
наружной поверхности труб в АВО, при котором теплоотдача от наружной поверхности оребренной трубы к воздуху будет наибольшей.
В настоящей работе приведены результаты сравнения методик расчета коэффициента теплоотдачи от наружной поверхности оребренных труб к атмосферному воздуху. В качестве объекта для расчета был выбран АВО, предназначенный для конденсации пропана на установке ГФУ-1 цеха 17/19 АО "АНХК". Условное обозначение аппарата АВГ-9-Ж-2,5-Б1-В3/8-8-4 означает следующее: аппарат с горизонтальными теплообменными секциями; 
; с жалюзи; условное давление 2,5 МПа; с материальным исполнением Б1; с двигателем типа В3; 8 рядов труб; 8 ходов по трубам в секции; длина труб 4 м.
В методике, приведенной в [2] и рассмотренной в [1], приведенный коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности условно неоребренных труб к воздуху рассчитывается по уравнению:
, (1)
где 
и 
– коэффициенты, принимаемые в зависимости от значения ; 
, 
, 
, 
– соответственно коэффициент теплопроводности, плотность, коэффициент динамической вязкости и критерий Прандтля для воздуха при средней температуре; 
– скорость воздуха по наименьшей площади сечения межтрубного пространства, м/с. Начальную температуру воздуха принимают на 2-3 °С выше средней июльской температуры, конечную – в зависимости от температуры охлаждаемой жидкости, но не более 60 °С [2].
Наряду с приведенной формулой (1), в литературе [3] приводятся эмпирические зависимости, учитывающие материальное исполнение аппаратов воздушного охлаждения и величину коэффициента оребрения (таблица 1).
Таблица 1
Эмпирические зависимости для расчета коэффициента теплоотдачи
|
Материальное исполнение труб |
Коэффициент оребрения |
Коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2∙К) |
|
Б1, Б2 |
9 |
|
|
14,6 |
|
|
|
Примечание. В приведенных формулах |
||
Сравнение полученных результатов расчетов представлено в таблице 2.
Таблица 2
Результаты расчета коэффициента теплоотдачи к воздуху
|
Материальное исполнение труб |
Коэффициент оребрения |
Расчетное значение |
||
|
по формуле (1) |
по формулам таблицы 1 |
|||
|
Б1 |
9 |
60 |
59,2 |
|
|
14,6 |
48,4 |
52,6 |
|
|
Видно, что расчетные значения коэффициентов теплоотдачи для 
отличаются на 1,4%, а при 
– на 8,7%.
1. Scherbin, S.A. Optimal'nyy koefficient orebreniya trubnogo puchka vozdushnogo kondensatora parov benzina / S.A. Scherbin, I.A. Nikitina // Sbornik nauchnyh trudov AnGTU. – 2019. – S. 157-161.
2. Domanskiy, I.V. Mashiny i apparaty himicheskih proizvodstv / I.V. Domanskiy i dr. Pod obschey redakciey V.N. Sokolova. – L.: Mashinostroenie, 1982. – 188 s.
3. Sidyagin, A.A. Raschet i proektirovanie apparatov vozdushnogo ohlazhdeniya / A.A. Sidyagin, V.M. Kosyrev. – N.Novgorod: Nizhegorod. gos. tehn. universitet im. R.E. Alekseeva, 2009. – 91 s.
