Тепломассообмен при глубоком охлаждении продуктов сгорания природного газа, страница 2

где р в дальнейшем будем принимать равным "нормальному", т. е. 0.101 МПа.

В работе [6] получены эмпирические уравнения для тепло- и массообмена между парогазовой смесью и обтекаемой ею поверхностью (в принятых в данной статье обозначениях)

Объемная доля г водяного пара в уходящих из котла продуктах сгорания природного газа при коэффициенте избытка воздуха 1.3 составляет примерно 0.15. Если взять г_ст = 0.01 (что соответствует давлению насыщенного пара при t_CT = 7 °С для продуктов сгорания и атмосферном давлении), то из (5) получим Nu/Nu! = 1.093.    '

Таким образом, на входе в теплообменник стефановский поток, связанный с конденсацией пара, увеличивает ос_конв максимум на 10%. По мере охлаждения газа и осушки потока (уменьшения г) в теплообменнике этот эффект будет ослабевать.

Аналогичным образом из (4) получим Nu_a/N%i = 1.104, т. е. р⁴ увеличивается в начале теплообменника под влиянием стефановского потока и неизотермичности на те же 10%, а затем влияние этого потока также ослабевает.

В работе [5] в результате экспериментальных исследований массоотдачи от парогазовой смеси к более холодной поперечно обтекаемой трубе получено соотношение, справедливое при (l~r)/(r-r_CT) > 1:

(7)

В рассматриваемом случае (l~r)/(r—r_n) = 6.07 и Nu_fl/N^j = 1.

Изложенное выше показывает, что при расчете совместно протекающих процессов тепло- и массообмена между продуктами сгорания, содержащими не более 20% водяного пара, и охлаждающими поверхностями конвективные коэффициенты ос_КОнв ^и Р можно рассчитывать без учета взаимного влияния тепло- и массообмена и, в частности, стефановского потока (по крайней мере с точностью до 10%), а массоотдачу определять по аналогии с теплоотдачей.

Расчет тепловосприятия поверхности с учетом конденсации при заданной температуре поверхности. В качестве примера рассмотрим тепло- и массообмен при поперечном обтекании трубки потоком содержащих водяной пар продуктов сгорания для чисел Рейнольдса от 10 до 10 . В этом диапазоне теплообмен, не осложненный массообменом, описывается как [8]

N_Uконв=0,25Re^0.6 Pr^0.38

где Re = wd/v. Коэффициент а_конв учитывает лишь теплоту, переданную поверхности теплообмена путем конвективной теплоотдачи

q_∑=q_конв +q_конд=α_конв[(t-t_ст)+D/λ(λ/D)^0.38q_n(ρ-ρ_ст)]

К _КОив добавляется теплота, выделяющаяся на поверхности при конденсации на ней водяного пара:

7конд

Разделив (9) на (8) и подставив значения соответствующих комплексов, получим

А. П. БАСКАКОВ, Е. В. ИЛЬИНА

45

■

Рис. 1. Зависимость приведенного коэффициента теплоотдачи от температуры стенки трубки: кривые - расчет, точки - эксперимент (/ - а>= 11.3 м/с; 2 - 7.7). а_£, Вт/(м²К); «_, °С

_R _ „       D(a_ P  • "kohb i     n

0.38

(12)

Тогда суммарный тепловой поток

0.38                        ,

Ят, = Якопв + ^конд  " «конв   (* ~ ^ст) + Т Г§ I       ?п (Р " Рст)   •

Приведенный (с учетом теплоты конденсации водяных паров) коэффициент теплоотдачи

(13)

t-L

(14)