• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Розрахунок тепловіддачі при конденсації холодильних агентів

Розрахунок тепловіддачі в конденсаторах

Значення коефіцієнта тепловіддачі залежить від умов протікання процесів при конденсації холодильних агентів. Для апаратів розглянутих конструкцій можна виділити такі умови конденсації:

· На пучках гладких чи ребристих горизонтальних труб;

· На пучках вертикальних гладких труб;

· Всередині вертикальних чи горизонтальних труб та каналів;

· Всередині шлангових змійовиків;

· В присутності неконденсованих газів.

В конденсаторах холодильних машин має місце порівняно невелика різниця температур конденсації та поверхні стінки на якій вона відбувається. Тому фізичні параметри холодильних агентів приймають за температурою конденсації.

Конденсація на пучках гладких горизонтальних труб. Такі умови конденсації характерні для аміачних горизонтальних кожухотрубних конденсаторів. Середнє значення коефіцієнта тепловіддачі для цього випадку розраховують за формулою

, (8 )

де l – теплопровідність холодильного агента,Вт/(мК); μ – динамічна в’язкість,Па∙с; r - густина,кг/м³; Δh – різниця ентальпій холодильного агента на вході та виході із конденсатора , Дж/кг; g– прискорення вільного падіння,м/с²; Θ_а – різниця температур між температурою конденсації холодильного агента та температурою стінки труби з боку конденсації, t_к – t_cm; d_зов – зовнішній діаметр труби; N – середнє число труб по вертикалі в коридорному трубному пучку чи половини цього числа для шахового пучка; ε_ω – поправка на інтенсифікуючий вплив швидкості пари на тепловіддачу в першому ряду трубного пучку.

Для розрахунку середнього значення числа труб по вертикалі у пучку N, розташованого у круглому корпусі, може бути використана формула

, (8. )

де n – загальна кількість труб у конденсаторі, S₁, S₂ – крок труб по горизонталі та вертикалі.

Коефіцієнт ε_ω

. (8 )

Числа Re_n та Pr_nрозраховуються по теплофізичним параметрам парової фази при температурі конденсації:

; ,

де w – швидкість пари у вузькому перерізі верхнього ряду труб, м/с; d_зов – зовнішній діаметр труб, м; а_n – температуропровідність пари, м²/с; ν_n – в’язкість пари, м²/с. При розрахунку швидкості пари у вузькому перерізі w, число труб верхнього ряду приймається рівним N, розрахованому за формулою (8. ).

Конденсація на пучках горизонтальних ребристих труб. Для розрахунку коефіцієнта тепловіддачі використовують рівняння

(8. )

де ψ_р – поправка, що враховує різні умови конденсації на вертикальних та горизонтальних ділянках поверхні ребристої труби,

, (8. )

де F_в, F_г– площі поверхні вертикальних та горизонтальних ділянок ребристої труби довжиною 1 м; F – загальна зовнішня поверхня теплообміну ребристої труби; Е_р – ефективність ребер ( для мідних труб з накатними ребрами Е_р=1); d_o – діаметр основи ребра, м; h_po – приведена висота ребра, м.

Величини F_в, F_г, h_po є геометричними параметрами ребристої поверхні:

; ; , (8. )

де D_p – діаметр ребра, м; s_p – крок ребер, м; δ_о, δ_т – товщина основи та торця ребра, м.

Конденсація на вертикальній стінці і трубі. Режим стікання плівки конденсату по вертикальній поверхні може бути хвильовим або ламінарним.

Для хвильового режиму руху плівки конденсату () коефіцієнт тепловіддачі можна визначити за рівнянням Нуссельта, ввівши у нього поправку П.Л.Капиці на режим руху

, (8. )

де Н – висота поверхні на якій відбувається конденсація, м; r – теплота пароутворення, Дж/кг; – поправка на режим руху, .

Число Re може бути виражене через теплообмінні характеристики процесу конденсації. Для цього скористаємося співвідношенням для плівки , де G – масова витрата рідини в плівці, що припадає на одиницю довжини поверхні, по нормалі до напрямку руху рідини, кг/(м∙с).

Рівняння теплового балансу для поверхні висотою Н

.

З двох останніх співвідношень отримаємо

, (8.)

де α та θ_а – середні за висотою значення коефіцієнта тепловіддачі та різниці температур конденсації та стінки.

Як видно з рівняння (8.) із зростанням висоти значення Re буде зростати. Значення H, якому буде відповідати рівність Re=Re_кр=1600, може бути знайдений за формулою

. (8. )

Значення Н_кр за рівнянням (8. ) відповідають переходу від хвильового режиму руху плівки до турбулентного. Ці значення при θ_а=1 показані на рис.8.

У випадку, коли має місце режим конденсації для якого , середній коефіцієнт тепловіддачі визначають за формулою

. (8. )

Всі фізичні параметри в останньому рівнянні приймаються при температурі конденсації.

Конденсація всередині вертикальних труб та каналів. Для розрахунку конденсації нерухомої пари з урахуванням режиму руху плівки конденсату використовують залежності для конденсації пари на вертикальній поверхні.

При конденсації рухомої пари в плоских вертикальних щілинних каналах розрахункові залежності мають вигляд:

при , (8.)

при , (8.)

Величина розраховують за формулою Нуссельта (8. ) без поправки на режим руху. Формули справедливі при температурі конденсації 30÷40°С, швидкості пари на вході в канал 0,15÷6,5 м/с, густині теплового потоку 1250÷39000 Вт/м².

Конденсація всередині горизонтальних труб. Залежно від швидкості пари та діаметра труби можливі розшарований, перехідний та кільцевий режими руху конденсату всередині труби. Границі між розшарованим та перехідним режимами руху відповідає значення числа Рейнольдса пари в межах . Число Re_п визначається так:

,

де l – довжина труби, м.

При температурі конденсації 30°С значення С для аміаку, R12 та R22 дорівнюють відповідно 0,3; 2,1; 1,73.

При конденсації аміаку в круглих трубах середній коефіцієнт тепловіддачі розраховують за формулою

. (8 )

У випадку конденсації хладонів у мідних трубах середнє значення коефіцієнта тепловіддачі можна визначити за формулою Нуссельта для одиночної горизонтальної труби без поправок, прийнявши за визначальний розмір внутрішній діаметр.

Для умов конденсації пари всередині шлангового змійовика (горизонтальні труби з’єднані калачами) коефіцієнт тепловіддачі визначають за формулою

. (8 )

Вплив неконденсованих газів. В конденсаторах холодильних машин процес конденсації пари холодильного агента відбувається за присутності домішок, які не конденсуються, головним чином повітря. Вплив таких домішок в значній мірі проявляється за незначних значень густини теплового потоку. На рис. 8. показана залежність відносного зниження коефіцієнта тепловіддачі аміаку та R12 від об’ємної концентрації повітря при q=4650 Вт/м². З рисунка видно, що для аміаку навіть незначна кількість повітря призводить до суттєвого зменшення коефіцієнта тепловіддачі. Це показує необхідність ретельного видалення повітря із системи холодильної машини в процесі роботи.

Читайте також:

1. Автоматичний розрахунок суми проведення.
2. Аеродинамічний розрахунок
3. Аеродинамічний розрахунок ротора вітроустановки
4. Аналітичний розрахунок завантаження горловин
5. Аналітичний розрахунок сумарного завантаження типових перетинань
6. Види норм праці, їх розрахунок
7. Види холодильних шаф за призначенням
8. Властивості інтелектуальних агентів
9. Вплив характеру кола на криву струму при несинусоїдній напрузі /розрахунок найпростіших кіл
10. Гідравлічний розрахунок
11. Гідравлічний розрахунок малих мостів
12. Гідравлічний розрахунок сифонів

Переглядів: 1083