КОНДЕНСАЦІЯ.

КОНДЕНСАЦІЯ.

1.6.1. Розрахункові формули і приклад розрахунку.

Процес ламінарного стікання плівки конденсату з вертикальної поверхні описується рівнянням:

,                                               (1.36)

де добуток .

У рівнянні (1.36):

 – критерій Нусельта;

 – інтенсивність тепловіддачі під час конденсації, Вт/м² К;

h – висота поверхні, м;

λ – коефіцієнт теплопровідності плівки конденсату, Вт/м К;

– критерій Галілея;

 – кінематична в’язкість плівки конденсату, м²/с;

Pr - критерій Прандтля, визначений за середньої температури плівки конденсату , де –   – температура пари, ºC,  – температура стінки, ºC;

– критерій фазового переходу;   

r – прихована теплота пароутворення, кДж/кг, яка визначається за температури пари ;

С – питома теплоємність пари, кДж/кг·К;

.

Для області турбулентного стікання   ():

.                                    (1.37)

Для циліндричної поверхні, яка розміщена горизонтально, критеріальне рівняння має вигляд:

                                                                                 (1.38)

Визначальним розміром для критеріїв є зовнішній діаметр циліндричного  тіла d.

У кожухотрубних апаратах з горизонтальним пучком при конденсації в кращих умовах тепловіддачі знаходиться перший рід і коефіцієнт  тепловіддачі пари для цього ряду визначають за формулою (1.38).

На інтенсивність тепловіддачі інших, розміщених нижче рядів впливає порядок розміщення труб в пучку – шаховий чи коридорний.

Для визначення коефіцієнта тепловіддачі з урахуванням ряду і виду розміщення вводиться поправка  (табл. 1.13).

Таблиця 1.13.

Середнє значення коефіцієнта тепловіддачі для пучка (пакета) труб однакового діаметра:

,                                             (1.39)

де   – коефіцієнт тепловіддачі першого ряду, Вт/м²·К;  – поправка на ряд;

n - кількість рядів у горизонтальному пучку.

Продуктивність апарата по конденсату, кг/с:

,                                                      (1.40)

де  - потужність теплового потоку, кВт.

Приклад. Визначити, яка маса сухої насиченої водяної пари за годину може

сконденсуватися на вертикальній трубці діаметром d = 40 мм і висотою h = 1 м за атмосферного тиску, якщо середня температура поверхні стінки . Порівняти розрахунки для горизонтального і вертикального розміщення труб.

За атмосферного тиску температура кипіння води t_n = 100ºC. Визначальна (середня) температура плівки:

= 80ºC.

Перепад температур:

= 100 – 60 = 40ºC.

Фізичні властивості плівки конденсату при t = 80ºC:

 Вт/м К;  м²/с; ;  кДж/кг К.

Прихована теплота пароутворення при :  кДж/кг.

Критерій Галілея:

.

Критерій фазового переходу:

.

Добуток критеріїв:

З рівняння (1.37) критерій Нуссельта:

= 8400.

Коефіцієнт тепловіддачі:

 Вт/м² К.

Площа поверхні трубки:

 м².

Потужність теплового потоку:

= 28300 Вт.

Маса сконденсованої пари за годину:

.

Для горизонтально розміщеної труби за тих самих умов критерій Галілея:

.

Критерій Нуссельта за (1.38):

.

Коефіцієнт тепловіддачі:

 Вт/м² град.

Потужність теплового потоку:

 Вт.

Маса сконденсованої пари за годину на горизонтально розміщеній трубі:

Отже, за горизонтального розміщення труби буде сконденсовано пари в 1,33 рази більше, ніж за вертикального.

Скачано с www.znanio.ru