Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Определение коэффициента теплоотдачи при конденсации паров




На практике встречаются два вида конденсации пара: пленочная и капельная. Как известно, интенсивность теплопередачи при капельной конденсации выше, так как пленка образующаяся при пленочной конденсации создает дополнительное термическое сопротивление. Капельная конденсация имеет место, когда поверхность несмачиваема. Чтобы получить поверхность несмачиваемой ее покрывают специальным составом (элеатом меди или цинка). В промышленных теплообменниках имеет место смешанная капельно-пленочная конденсация. При пленочной конденсации насыщенного пара на наружной поверхности труб и ламинарном стекании пленки конденсата под действием силы тяжести коэффициент теплоотдачи a, Вт/(м2×К), находится по следующим уравнениям [1]:

· для вертикальных трубчатых теплообменных аппаратов [6]

 

(2.34)

или

; (2.34а)

 

· для горизонтальных теплообменников [6]

 

(2.35)

или

; (2.35а)

 

· для горизонтальных теплообменников с оребренными трубами

 

, (2.36)

 

где r - плотность конденсата, кг/м3; Н - высота труб, м; - разность температур между температурой насыщения пара и температурной стенки труб , °С: ; - разность энтальпий пара и конденсата, Дж/кг; l - коэффициент теплопроводности конденсата, Вт/(м×К); m - коэффициент динамической вязкости конденсата, Па×с; - поправочный коэффициент, учитывающий переменность теплофизических свойств вдоль поверхности теплообмена.

 

, (2.37)

 

где , - коэффициенты динамической вязкости, Па×с, и теплопроводности конденсата, Вт/(м×К), определенные при температуре стенки; - поправочный коэффициент, зависящий от числа труб по вертикали и вида пучка.

 

, (2.38)

 

где - среднее число труб по вертикали для коридорного пучка и половина этого числа – для шахматного пучка.

 

, (2.39)

 

где n - общее число труб в теплообменнике; - коэффициент, учитывающий оребрение труб и определяемый по уравнению [7]

 

, (2.40)

 

где - общая наружная площадь оребренной поверхности трубы длиной 1 м, м2; - диаметр основного ребра, м; Е - коэффициент эффективности ребра. Для медных труб можно принять Е = 1; - площадь поверхности вертикальных участков ребер на длине трубы 1 м, м2

 

; (2.41)

 

- площадь поверхности горизонтальных участков ребер на длине трубы 1 м, м2

 

;

 

- высота ребра, м.

Особенности расчета ребристых теплообменников. Развитие поверхности теплообмена за счет оребрения наиболее целесообразно в тех случаях, когда коэффициент теплоотдачи одного из теплоносителей намного меньше другого т.е. a1 >> a2 или если термическое сопротивление стенки значительно меньше конвективных термических сопротивлений.

 

.

В первом случае оребряется поверхность со стороны теплоносителя с меньшим a, добиваясь соотношения a1F1»a2F2, а во втором случае организуется двустороннее оребрение причем стремятся к соблюдению условий:

 

,

 

где и - коэффициент оребрения поверхностей нагрева.

 

Показателем компактности теплообменных аппаратов является отношение площади его теплопередающей поверхности к занимаемому объему. И если у кожухотрубчатых теплообменников этот показатель лежит в пределах 18-20 м23, то у трубчатых ребристых он составляет 300-575 м23 и у пластинчато-ребристых – от 600 до нескольких тысяч квадратных метров на кубический метр. Таким образом, применение ребристых поверхностей позволяет повысить компактность теплообменных аппаратов и их удельную, отнесенную к единице объема тепловую мощность. Оребрение выгодно еще и тем, что развитие поверхности осуществляется за счет более тонких, чем теплопередающая стенка, ребер, которые испытывают механических напряжений, обусловленных разницей давлений внутри и снаружи труб.

Особенностью расчета ребристых теплообменников является то, что при расчете коэффициента теплопередачи необходимо учитывать термическое сопротивление ребер. Это сопротивление вызывает отличие средней температуры поверхности ребра – от температуры гладкой части поверхности стенки . Поэтому коэффициенты теплоотдачи на стенке aст и на поверхности ребер aр могут быть различными.

Общий тепловой поток, отдаваемый от ребристой поверхности к среде, будет определятся уравнением

 

, (2.45)

 

где to – средняя температура нагреваемой среды.

 

(2.46)

,

 

где aср – средний коэффициент теплоотдачи оребренной поверхности, не учитывающий термическое сопротивление ребер; - коэффициент полезного действия (эффективности) ребра.

 

Для прямоугольных ограниченных ребер

 

, (2.47)

 

где mh – параметр ребра; ; h – высота ребра

 

Если ребра труб в виде проволочной спирали

 

, (2.48)

 

где h, t, dпр – высота ребра, шаг между витками проволоки, диаметр проволоки соответственно.

Для круглых ребер

 

, (2.49)

 

где dр – диаметр ребра.

Коэффициент теплоотдачи ребристых теплообменников находится по уравнению

 

, , (2.50)

 

где y – коэффициент оребрения.

 

В случае определения коэффициента теплоотдачи пластинчато-ребристых ТА соотношения между aпр и aср следующие

 

, (2.51)

 

где Fп = Fр + Fтр – полная площадь оребренной поверхности; F р – площадь поверхности ребер; Fтр – площадь поверхности межреберных промежутков.

 

После определения коэффициента теплопередачи K рассчитывается площадь поверхности теплообмена , м2:

 

 

6. Проводится сопоставление расчетного значения со значением площади теплообмена нормализованного теплообменника .

Если выполняется условие

 

 

Тогда тепловой расчет теплообменника заканчивается. В противном случае необходимо выбрать другой вариант теплообменного аппарата и расчет повторить.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-20; Просмотров: 1530; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.