Методика расчета пластинчато-ребристых конденсаторов-испарителей, страница 3

Массообмен в процессе кипения и конденсации приводит к изменению концентраций компонентов на выходе из аппарата. Поэтому при определении средних температур в испарителе и конденсаторе следует использовать усредненные значения концентраций.

При определении объемных долей компонентов тройной смеси N₂–Ar–O₂ используем формулы для вычисления относительных летучестей [3]:

                 (6)

где

Уравнения (6) неоднократно используются в программе расчета конденсатора-испарителя и реализованы в виде подпрограммы olet(p,x1,x2,a1,a2).

Равновесные доли компонентов в паре и жидкости тройной смеси на входе конденсатора связаны зависимостями

                                                                     (7)

где x_к1в, x_к2в – объемные доли компонентов жидкости в верхнем сечении каналов конденсации; y₁, y₂ – соответствующие доли компонентов в паре на входе в конденсатор-испаритель.

При заданных значениях y₁ и y₂ и с учетом того, что y₃ = 1 – y₁ – y₂ и x_к3в = 1 – x_к1в – x_к2в, уравнения (6) и (7) составляют замкнутую систему и позволяют итеративно вычислить состав тройной смеси в верхнем сечении конденсатора.

На выходе из конденсатора объемные доли компонентов в пленке конденсата

                                                                              (8)

где Q – тепловой поток в конденсаторе-испарителе, Вт; A –  массовый расход пара, отдуваемого из полости конденсации, кг/с; r″ – теплота фазового  перехода  пар–жидкость  конденсирующейся  смеси,  Дж/кг;

. Уравнения (8) решаем совместно с уравнениями (6).

Объемные доли компонентов жидкости на выходе из каналов кипения

                                                           (9)

где x_и1в, x_и2в – объемные доли компонентов жидкости в верхнем сечении каналов кипения; x₁, x₂ – объемные доли на входе в конденсатор-испаритель;  – кратность циркуляции; ; .

Массовую долю пара в потоке на выходе из парогенерирующих каналов x_вых и обратную ей величину – кратность циркуляции – вычисляем по формулам

                                ,                              (10)

где  –  плотность смеси в жидкой фазе, кг/м³; r′ – теплота испарения смеси, Дж/кг; d_э – эквивалентный диаметр канала, м;  – рабочая длина парогенерирующих каналов, м. Геометрические размеры пакета испарителя (см. рис. 1, 2)

                                                                             (11)

При заданных значениях x₁ , x₂ и с учетом того, что x₃ = 1 – x₁ – x₂ , а x_и3в = 1 – x_и1в – x_и2в, уравнения (6), (9) составляют замкнутую систему и позволяют итеративно вычислить состав тройной смеси в верхнем сечении испарителя.

Объемные доли компонентов жидкости на входе в каналы кипения

                                                                     (12)

Вычисление свойств тройной смеси N₂–Ar–O₂

Для вычисления свойств тройной смеси предварительно определяем теплофизические свойства чистых компонентов в зависимости от давления p и состава смеси x₁,x₂, x₃, используя в расчетах коэффициенты, приведенные в табл. 2.

Таблица 2

Значения коэффициентов в формулах для вычисления свойств

чистых компонентов тройной смеси N₂–Ar–O₂