Усовершенствование конденсаторов водяных паров котлов ТЭС за счет интенсификации теплообмена, страница 5

Концентрацию ОДА в паре можно оценить по давлению насыщения последнего P_г.н. (Т) при температуре в конденсаторе. В зависимости от величины давления паров ОДА Р_г можно различить два случая. Если Р_г > P_г.н. (Т_пов), где Т_пов – температура поверхности конденсации, происходит конденсация смеси паров воды и ОДА, а при Р_г < P_г.н. (Т_пов) – адсорбция молекул ОДА. Таким образом, для получения качественной капельной конденсации необходима выполнение условия Р_г < P_г.н. (Т_пов). Нижний предел концентрации в паре определяется из условия адсорбционного равновесия, т.е. на поверхности теплообмена должен быть плотный мономолекулярный слой ОДА.

Конденсация водяного пара, содержащего ОДА на одиночной горизонтальной трубе а) расчет коэффициента теплоотдачи при пленочной конденсации движущегося водяного пара производился по формуле, предложенной в [9]:

где - коэффициент теплоотдачи для неподвижного пара, рассчитанный по формуле Нуссельта, ;  - число Фруда;  - число Кутателадзе; - безразмерный комплекс.

б) капельная конденсация практически неподвижного пара: происходит расслоение опытных данных по концентрациям ОДА в паре. Графики для среднего коэффициента теплоотдачи хорошо аппроксимируются ломаной линией:

где  ;; ; - температурный коэффициент поверхностного натяжения.

Влияние на теплоотдачу изменения концентрации ОДА в паре учитывалось вводом в критериальное уравнение параметра m/m_опт, где m, m_опт – соответственно текущая и оптимальная концентрация ОДА в паре.

Так как результаты опыта при малочисленны, было принято аппроксимировать область  одним уравнением:

И для :

На рис. 11 представлена зависимость КТО для неподвижного пара от массовой доли ОДА для различных значений температурного напора. Зависимость с резко выраженным максимумом наблюдается при относительно больших значениях ∆Т_н.

Рис. 11. Зависимость коэффициента теплоотдачи от концентрации ОДА для неподвижного пара: Т_н=374 К; w_по=0.95 м/с;

1- ∆Т_н=2.5 К;   2- ∆Т_н=5 К;   3- ∆Т_н=10 К;   4- ∆Т_н=20 К.

в) теплоотдача при конденсации движущегося пара: в список безразмерных параметров добавляется еще один:

Опытные данные при качественной капельной конденсации аппроксимируются ломаной линией и описываются следующими уравнениями:

Зависимость экспериментальных данных по теплообмену при капельной конденсации в безразмерном виде для всех значений m можно описать следующим уравнением:

            Оптимальная концентрация ОДА определяется из уравнения: , где  - оптимальная концентрация ОДА при неподвижном паре; - скорость пара, выше которой начинается влияние ее на теплообмен.

На рис. 12 представлена зависимость КТО для движущегося пара от массовой доли ОДА для различных значений температурного напора. Так же как и для неподвижного пара, зависимость с резко выраженным максимумом наблюдается при относительно больших значениях ∆Т_н.

Рис. 12. Зависимость коэффициента теплоотдачи от концентрации ОДА для движущегося пара: Т_н=374 К; w_по=4.95 м/с;

1- ∆Т_н=2.5 К;   2- ∆Т_н=5 К;   3- ∆Т_н=10 К;   4- ∆Т_н=20 К.

Из рис. 13. можно увидеть, что зависимость коэффициента теплоотдачи при конденсации от концентрации ОДА имеет максимум. Качественная капельная конденсация для неподвижного пара протекает при значениях концентрации ОДА равных (8÷12) мг/кг. Коэффициент теплоотдачи при качественной капельной конденсации в 2.5 - 3.5 раза выше, чем при пленочном режиме конденсации. С ростом скорости пара интервал оптимальных концентраций ОДА, при которых наблюдаются качественная капельная конденсация, расширяется и смещается в сторону больших значений концентрации. Возрастание скорости пара при капельной конденсации приводит к существенному повешению коэффициента теплоотдачи по сравнению с пленочной при одних и тех же сравниваемых условиях.

Рис. 13. Зависимость коэффициента теплоотдачи от концентрации ОДА в паре при различных скоростях пара

∆Т_н = 10 К; 1 – w_п0 = 0.95 м/с; 2 - w_п0 = 2.47 м/с; 3 - w_п0 = 4.95 м/с;