Рассмотрены методики расчета коэффициента теплопередачи в аппаратах воздушного охлаждения
теплообмен, теплопередача, аппарат воздушного охлаждения, коэффициент оребрения
Значительная доля используемой в нефтеперерабатывающей промышленности теплообменной аппаратуры приходится на аппараты воздушного охлаждения (АВО), которые применяются для конденсации паров и охлаждения продуктов разделения нефти (бензин, керосин, дизельное топливо, мазут и др.).
Площадь теплопередающей поверхности теплообменных аппаратов рассчитывается из основного уравнения теплопередачи:
, (1)
где 
– мощность теплового потока в аппарате, Вт; 
– средняя разность температур теплоносителей по всей поверхности теплообмена, К; 
– коэффициент теплопередачи для пучка оребренных труб, Вт/(м2К).
При проектировании новых и реконструкции существующих АВО одним из важных факторов является выбор обоснованной методики расчета коэффициента теплопередачи. Очевидно, что неточность расчета приводит или к завышению 
и увеличению размеров, металлоемкости и стоимости оборудования, либо к уменьшению и недостаточной эффективности охлаждения.
В литературе приведены различные методики расчета коэффициента теплопередачи для оребренных биметаллических труб, наиболее часто применяющихся в теплообменных секциях АВО.
Расчет по методике [1] осуществляется по формуле:
(2)
где 
– коэффициент теплоотдачи от горячего теплоносителя в трубном пространстве, Вт/(м2×К); 
– коэффициент увеличения площади поверхности теплообмена; 
– коэффициент оребрения трубы; 
– наружный диаметр алюминиевой трубы по основанию ребра, м;
– внутренний диаметр стальной трубы, м; 
– эквивалентное термическое сопротивление труб, м2×К/Вт; 
– средний диаметр внутренней трубы, м; 
– приведенный коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности труб к воздуху, Вт/(м2×К).
Коэффициент теплопередачи может быть вычислен также по формуле, приведенной в [2]:
(3)
где 
– толщина стенки внутренней трубы, м; 
– коэффициент теплопроводности материала внутренней трубы, Вт/(м×К); 
и 
– термические сопротивления загрязнений на внутренней и наружной поверхностях трубы, м2×К/Вт; 
– контактное термическое сопротивление, м2×К/Вт; 
– наружный диаметр стальной трубы, м; 
– толщина стенки наружной алюминиевой трубы, м; 
– коэффициент теплопроводности материала наружной трубы, Вт/(м×К).
Применяют также формулу для расчета коэффициента теплопередачи через плоскую стенку, отнесенного к наружной поверхности условно неоребренной трубы диаметром [3]:
. (4)
Результаты сравнения методик расчета [1-3] показали [4], что наименьшее значение коэффициента теплопередачи получается при расчете по формуле (3). Использование формулы (2) приводит к незначительному увеличению (не более чем на 3,5%). Значение коэффициента теплопередачи, полученное по формуле (4), на 20–30% больше по сравнению с рассчитанным по формуле (3). Поэтому применение методики, изложенной в [3], при проектировании АВО, может привести к завышению , недостаточному охлаждению горячего теплоносителя и нарушению технологического процесса.
1. Методика теплового и аэродинамического расчета аппаратов воздушного охлаждения. М.: ВНИИнефтемаш, 1981.
2. Кунтыш, В.Б. Тепловой и аэродинамический расчеты оребренных теплообменников воздушного охлаждения / В.Б. Кунтыш, Н.М. Кузнецов. – СПб.: Энергоатомиздат, 1992. – 278 с.
3. Доманский, И.В. Машины и аппараты химических производств / И.В. Доманский и др. Под общей редакцией В.Н. Соколова. – Л.: Машиностроение, 1982. – 188 с.
4. Кунтыш, В.Б. Анализ методик расчета теплопередачи аппаратов воздушного охлаждения / В.Б. Кунтыш, А.Б. Сухоцкий, А.Ю. Жданович, А.Э. Пиир. // Химическая техника. – 2015. – № 4. – С. 14-18.
