Определение коэффициентов теплоотдачи при конденсации

В зависимости от типа конденсатора конденсация может происходить в межтрубном пространстве или в трубах.

1. Конденсация в межтрубном пространстве горизонтального пучка труб.

Для неподвижного пара:

где т — приведенное число труб в вертикальном ряде пучка; схдг — коэффициент теплоотдачи при конденсации на одиночной трубе в неподвижном паре.

где At = t_H — t_c — разность температур между насыщенным паром и стенкой труб; d_H — наружный диаметр труб, м; В — коэффициент, зависящий от свойств рабочего тела и температуры конденсации.

Значения В (Вт/(м^1/4- К^3/4)) для различных веществ приведены ниже:

Для движущегося пара сначала определяется коэффициент теплоотдачи для верхнего ряда труб пучка:

где р_п, W_n — плотность и скорость пара в узком сечении пучка; р_ж, Х_ж — плотность и теплопроводность жидкого хладагента (конденсата).

Затем определяется средний коэффициент теплоотдачи для всего пучка:

где ? — степень конденсации пара на пучке,

При наличии оребрения нужно учитывать эффективность ребер, как показано выше.

2. Конденсация пара в трубах.

При такой конденсации коэффициент теплоотдачи рассчитывают по формуле конвективного теплообмена с учетом поправки:

где

С — коэффициент, равный: 0,024 — для стальных труб, 0,026 —

W •d

для латунных труб, 0,032 — для медных труб; Re = —^см —

число Рейнольдса; W_CM — средняя скорость смеси в трубе,

где у_ж — кинематическая вязкость конденсата хладагента при температуре насыщения ?_н; Рг_ж — число Прандтля для конденсата при t_H; А,_ж — теплопроводность конденсата при ?_н; х₁ и х₂ — паросодержание потока на входе и выходе из трубы соответственно; р_ж и р_п — плотности конденсата и пара хладагента при t_H

Примерные коэффициенты теплопередачи при конденсации к, Вт/(м²-К):

• • в кожухотрубчатых конденсаторах: — горизонтальных для аммиака — 700... 1000, — вертикальных — 800, — горизонтальных для фреонов — 700;
• • в оросительных — 700...930;
• • в конденсаторах воздушного охлаждения — 30...35. Расчет конденсатора сводится к определению площади

теплопередающей поверхности, по которой подбирают один или несколько конденсаторов с суммарной площадью поверхности, равной расчетной с коэффициентом запаса 1,25. Площадь теплопередающей поверхности конденсатора F, м², определяют по формуле

где Q — тепловая мощность конденсатора; к — коэффициент теплопередачи; At_cp — средний температурный напор.

Затем рассчитывают расход воды или воздуха и производят подбор насосов или вентиляторов.

Особенности расчета конденсаторов

Теплоотдача при конденсации пара зависит от разности температур насыщенного пара и стенки. При расчетах конденсаторов температура стенки ?_с предварительно принимается (в первом приближении) как средняя арифметическая между температурой насыщения пара и охлаждающего теплоносителя, а затем определяется аналитическим (метод итераций) или графическим способом.

Аналитический способ изложен выше и в приложениях 1 и 4 к методическим указаниям по выполнению курсовой работы. Задают температуру стенки: ?_с = (tg^P + ?_н) / 2.

Рассчитывают коэффициенты теплоотдачи и теплопередачи:

Уточняют температуру стенки:

Повторяют расчет с новым значением температуры стенки до тех пор, пока разница между новым значением и предыдущим не станет менее 1 °С.

Графический способ. Линейный тепловой поток, отнесенный к наружной поверхности и рассчитанный изнутри трубки:

должен быть равен аналогичному потоку, рассчитанному снаружи трубки:

где А = 0,728-В-р-(62)0,75 — коэффициент пропорциональности, так как

По этим формулам строятся графики зависимостей q_lL и q_2L от температуры стенки t_c. Точка пересечения кривых даст искомую величину температуры стенки.