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

Коэффициент теплопроводности:  

Динамическая вязкость:   

Плотность:   

Кинематическая вязкость:  

Мольный процент воздуха:  49,4 % мол.

Поправочный коэффициент: 

Рассчитаем коэффициент D, входящий в уравнение :

Запишем уравнение для нахождения q:

Пусть

Пусть

Пусть

Пусть

Принимаем

Коэффициент теплоотдачи: 

Коэффициент теплопередачи:

Температуры стенок трубок:

°С

°С

Тепловой поток через всю поверхность трубок пятого  пакета:

Масса пара, конденсируещегося на пятом пакете труб за 1 секунду:

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

Определим параметры ПВС на выходе из пятого пакета труб:

                        

 

Решим уравнение:

По плотности пара определим температуру и давление:

78,1°С

0,443 атм

Тогда состав ПВС на выходе из пятого пакета, мол. доли;

Пар   0,443

Воздух  0,557

Способного конденсирующегося пара осталось мало, его секундный расход 0,132 кг. Поэтому ограничиваемся установкой пяти пакетов труб.

2.3. Определение параметров пленки конденсата внутри вытяжной трубы после установки конденсатора.

Плотность пара после конденсатора: 

Температура ПВС:  

Скорость ПВС:  

Теплопередача в трубе над кровлей здания:

Очевидно, что коэффициент теплоотдачи со стороны улицы остался прежним, так как параметры уличного воздуха не изменились:

Определим приближенно удельный тепловой поток q:

Определим коэффициент теплоотдачи при конденсации чистого пара :

 

Определим величину Рейнольдса Re:

где

 - принятое значение удельного теплового потока;

 - коэффициент динамической вязкости воды при температуре  ;

 - скрытая теплота парообразования воды при температуре ;

 - число Рейнольдса пленки при переходе ламинарного режима в волновой;

 - Число Капицы, где

 - поверхностное натяжение воды при : 

 - коэффициент кинематической вязкости воды при ;

 - плотность воды при ;

Тогда

 - число Рейнольдса пленки при переходе волнового режима течения в турбулентный;

 -  осредненное число Нуссельта для волнового режима течения пленки;

 - осредненное число Нуссельта для ламинарного режима течения пленки

Определяем среднее значение числа Нуссельта:

Из формулы  находим значение коэффициента теплоотдачи при конденсации чистого пара :

где

 - коэффициент теплопроводности водяного пара при ;

 - коэффициент кинематической вязкости воды при

;

Отношение коэффициентов теплоотдачи от паровоздушной смеси и пара:

Тогда коэффициент теплопередачи:

 - толщина стальной стенки трубы

 - теплопроводность нержавеющей стали

Определим среднелогарифмический температурный напор :

Пусть вытяжная труба охлаждается только потоком воздуха, тогда:

Среднелогарифмический температурный напор

где

 - температура паровоздушной смеси;

- температура наружного воздуха;

Значение определяется из уравнения:

где

q – удельный тепловой поток:

F- площадь поверхности вытяжной трубы (над кровлей);

m – массовый расход воздуха, обтекающего трубу, кг/с;

где          

 - плотность воздуха при температуре окружающей среды   (-5°C):

 - скорость ветра:

 - диаметр трубы:    D=0.8м

Ср – удельная теплоемкость воздуха при температуре окружающей среды (-5°С): 

Тогда имеем

Зная величины коэффициента теплопроводности К и среднелогарифмического температурного напора , рассчитаем удельный тепловой поток:

Ранее принятое значение:

Такая погрешность  не допустима в расчете удельного теплового потока, так как она превышает 1%.

Для дальнейших расчетов принимаем:

Определим величину критерия Рейнольдса:

 - число Рейнольдса пленки при переходе ламинарного режима в волновой;

 - Число Капицы, где

 - поверхностное натяжение воды при : 

 - коэффициент кинематической вязкости воды при ;

 - плотность воды при ;

Тогда

 - число Рейнольдса пленки при переходе волнового режима течения в турбулентный;

 -  осредненное число Нуссельта для волнового режима течения пленки;

 - осредненное число Нуссельта для ламинарного режима течения пленки

Определяем среднее значение числа Нуссельта: