Определение параметров экологически чистой вытяжной парогазовой трубы (наружный диаметр трубы - 0,8 м, толщина стенки трубы - 6 мм), страница 6

 - расход паровоздушной смеси

 - диаметр трубы

 - плотность паровоздушной смеси при

Определим плотность воздуха при температуре  и атмосферном давлении:

Тогда

где

 - содержание воздуха в ПВС, %мол:

 - поверхностное натяжение воды при ;

 - плотности воды и водяного пара соответственно при :

       

Тогда критерий Вебера:

Используя соотношение

Где

 - скорость паровоздушного потока;

Находим

То есть, . Это означает, что в трубе наблюдается режим захлебывания. То есть пар в большом количестве попадает в атмосферу. В реальной установке в паре растворены вредные примеси, то есть в атмосферу будут выбрасываться токсичные вещества, что недопустимо.

2.2.    Расчет поверхности теплообмена конденсатора наклонного типа:

Исходные данные:

1)  Диаметр трубок конденсатора: 30*2 мм

2)  Длина трубок конденсатора:  1,5м

3)  Температура охлаждающей воды на входе в конденсаторе: 5°С

4)  Скорость охлаждающей воды внутри трубок конденсатора: 0,7 м/с

5)  Скорость парогазового потока по проходному сечению конденсатора  (между трубками) на входе в первый пакет трубок конденсатора: 1 м/с

6)  Расстояние между центрами трубок в ряду:

7)  Наклон трубок к горизонту: 30°

8)  Теплопроводность материала трубок (мельхиор): 30 Вт/(м град)

Определим площадь межтрубного пространства:

где      

G – расход ПВС:

- скорость ПВС:

Площадь щели между трубками:

где

- длина трубки

Количество щелей:

Количество трубок:

Определим параметры воды при температуре охлаждающей воды (5°С):

 - теплопроводность

 - критерий Прандтля

 - динамическая вязкость

 - плотность

 - кинематическая вязкость

Рассчитаем коэффициент теплоотдачи от стенки трубки к охлаждающей воде:

Критерий Рейнольдса: 

где

 - скорость охлаждающей воды в трубке: w = 0,7 м/с

 - внутренний диаметр трубки:

 - кинематическая вязкость воды при температуре охлаждающей воды (5°С):

Критерий Нуссельта:

Тогда коэффициент теплоотдачи от стенки к охлаждающей воде:

где

 - коэффициент теплопроводности воды: 

 - внутренний диаметр трубки:

Число Рейнольдса пленки конденсата на наклонном цилиндре:

Где

Где 

 - наружный диаметр трубки;

 - удельная теплота парообразования воды при  ;

 - динамическая вязкость воды при ;

 - угол наклона трубок конденсатора.

Тогда

Критерий Нуссельта определяется по формуле Хассана-Якоба:

где

Поскольку

,

То

, где 

, где

 - коэффициент теплопроводности при :  ;

 - коэффициент кинематической вязкости воды при :  ;

g – ускорение свободного падения:  ;

Итак,

 - коэффициент теплоотдачи при конденсации чистого насыщенного  водяного пара;

 - коэффициент теплоотдачи при конденсации ПВС

где  

k – поправочный коэффициент:  k = 0.24

Тогда имеем,

Как известно,

, где К – коэффициент теплопередачи;

 - температура охлаждающей воды на входе в трубки конденсатора;

Тогда имеем,

Отсюда следует,

Подставляем известные величины:

Пусть , тогда имеем:

Значение превышено, тогда принимаем :

Значение занижено, то есть делаем вывод, что удельный поток находится в диапазоне (100000 - 150000)

Пусть , тогда имеем:

Значение завышено, тогда принимаем:

Принимаем

Коэффициент теплоотдачи:

Коэффициент теплопередачи: 

Температуры стенок трубок:

Температура наружной стенки:

Температура внутренней стенки:

Тепловой поток через всю поверхность трубок первого пакета:

где q – удельный тепловой поток:

 - длина трубки:

 - средний диаметр трубки:

 - количество трубок в первом пакете:

Тогда

Масса пара, конденсирующегося на первом пакете труб за 1 секунду:

Масса пара (массовый расход пара) в ПВС:

где  - объемный расход ПВС

 - объемное содержание пара в ПВС, % мол:

 

где

 - объемное (мольное) содержание воздуха в ПВС:

 - плотность пара при температуре :   

Изменение массового потока пара по мере его конденсации на первом пакете труб:

Плотность пара на входе в конденсатор при : 

Плотность воздуха на входе в конденсатор при : 

 - молекулярная масса пара и воздуха,