Другие предметы \ Теоретические основы энерго- и ресурсосбережения

Определение параметров экологически чистой вытяжной трубы (наружный диаметр трубы - 0,65 м), страница 5

Необходимо определить некоторые величины для воды при температуре охлаждающей воды. Это теплопроводность , критерий Прандтля и кинематическую вязкость (отношение динамической вязкости к плотности )

температура охлаждающей воды на входе в конденсатор 15⁰С, тогда:

Расчёт коэффициента теплоотдачи от стенки трубки охлаждающей воде.

Критерий Рейнольдса:

где - скорость охлаждающей воды в трубке, м/с (задана);

- внутренний диаметр трубки, м (задан);

- кинематическая вязкость воды при заданной температуре воды

Критерий Нуссельта определяется по зависимости

Коэффициент теплоотдачи от стенки к охлаждающей воде:

где - коэффициент теплопроводности воды при заданной температуре воды, Вт/(м·град);

- внутренний диаметр трубки, м (задан).

Сложность определения другого коэффициента теплоотдачи (от насыщенного водяного пара паровоздушной смеси к стенке трубки ) заключается в том, что он зависит от удельного теплового потока , который пока неизвестен.

Этот коэффициент теплоотдачи определяется следующим образом.

Определяем число Рейнольдса для плёнки конденсата на наклонном цилиндре:

где

где - наружный диаметр трубки, м (задан);

- удельный тепловой поток, Вт/м² (не известен);

- удельная теплота парообразования воды для температуры , Дж/кг

- динамическая вязкость воды определяется для температуры , Н·с/м²

- угол наклона трубок конденсатора.

Критерий Нуссельта определяется по формуле Хасана-Яноба:

Поскольку то

- коэффициент теплопроводности воды, Вт/(м∙град) при температуре ;

- коэффициент кинематической вязкости воды, м²/с при температуре :

Таким образом, можно переписать:

где , где .

Найденный таким образом коэффициент теплоотдачи – это коэффициент теплоотдачи при конденсации чистого насыщенного водяного пара. Однако в данном случае с трубками конденсатора контактирует паровоздушная смесь. Поэтому истинный коэффициент теплоотдачи () равен произведению на поправочный коэффициент, определяемый по рис.2. Для нахождения поправочного коэффициента необходимо знать состав паровоздушной смеси в мольных процентах (он рассчитан).

Содержание воздуха в паровоздушной смеси равно 5% масс, тогда содержание его и отношение коэффициентов теплоотдачи паровоздушной смеси равно 0,36.

Итак,

где

- поправочный коэффициент, находимый по графику на рис.2;

Как известно,

где - коэффициент теплопередачи;

Отсюда следует:

Это уравнение можно решить методом последовательных приближений, или графически.

При теплопередаче от конденсирующегося водяного пара охлаждающей воде удельные тепловые потоки велики и могут превышать 100 тысяч Вт/м².

Примем

Тогда:

Примем

Значение удельного теплового потока находится в диапазоне 130000 – 13500 Вт/м².

Для более точного определения удельного теплового потока строим график:

q=132300 Вт/м²

Тогда коэффициент теплоотдачи

Следует отметить, что определённое значение удельного теплового потока не совсем точное, потому что температурный напор немного завышен. Точное значение температурного напора – это разность между температурой паровоздушной смеси и средней температурой охлаждающей воды в трубках конденсатора. Однако вода нагревается очень незначительно (на десятки тыс доли градуса), поэтому определение температурного напора как разницы между температурой паровоздушной смеси и температурой охлаждающей воды на входе в трубки в данном случае допустимо.