Продолжение таблицы 3.1

Степень паросодержания х	0,9; 0,7; 1
Ускорение свободного падения g, м/с²	9,8
Степень перегрева пара Θ=(t-t_s), ⁰С	20; 30; 40
Содержание воздуха в паре r_в, %	4; 8; 10
Скорость движения потока пара w, м/с	10; 30
Температурный напор Δt=t_s-t_c, ⁰С	4; 6; 8; 10
Геометри- ческие характеристики пучка	Внешний диаметр труб в пучке d, м	0,02; 0,03
Длина труб в пучке l, м	1; 2
Общее число труб в пучке n₀
Число рядов труб в пучке n_p

3.1 Расчёт среднего коэффициента теплообмена

Для того чтобы определить средний коэффициент теплообмена необходимо найти следующие критерии:

Критерий Архимеда:

, (3.1)

где g – ускорение свободного падения м/с²;

h – определяющий размер, при конденсации пара на вертикальной поверхности h=l, а при конденсации пара на горизонтальной трубе h = =d, м;

ν – удельная теплота фазового перехода, м²/с;

ρ^' и ρ^'' – соответственно плотность жидкости и сухого насыщенного пара, кг/м³:

, (3.2)

где v – удельный объём, м³/кг.

Таблица 3.2 – Расчёт ρ^' и ρ^''

р, МПА	0,01	0,1
ρ^', кг/м³	989,903	958,405	886,997	688,421
ρ^'', кг/м³	0,068	0,59	5,147	55,556

Критерий Кутателадзе:

, (3.3)

где r – удельная теплота фазового перехода, Дж/кг;

– изобарная теплоёмкость, Дж/(кг·К);

– температурный напор, ºС.

Критериальное уравнение теплообмена при конденсации пара на вертикальной поверхности, в котором за определяющий размер принимается высота вертикальной поверхности h, имеет вид:

, (3.4)

где Ar – критерий Архимеда;

Pr – критерий Прандтля, определяемый по таблице;

Ka – критерий Кутателадзе.

Критериальное уравнение теплообмена при конденсации пара на горизонтальной трубе с внешним диаметром d, принятым за определяющий размер имеет вид:

, (3.5)

где Ar – критерий Архимеда;

Pr – критерий Прандтля, определяемый по таблице;

Ka – критерий Кутателадзе.

Средний коэффициент теплообмена находим по формуле, Вт/(м²·К):

, (3.6)

где – средний критерий Нуссельта;

– коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/(м·К);

h – определяющий размер, при конденсации пара на вертикальной поверхности h=l, а при конденсации пара на горизонтальной трубе h = =d, м.

Таблица 3.3 – Расчет Ar, Ka, , при при конденсации пара на вертикальной поверхности h =1 м.

р, МПа Δt, ºС Ar Pr Ka Nu·10⁴ ·10³, Вт/(м²·К)

0,01 2,75·10¹³ 3,875 143,092 1,048 6,687

95,395 0,947 6,043

71,546 0,881 5,623

57,237 0,833 5,318

0,1 1,132·10¹⁴ 1,75 133,906 1,203 8,168

89,271 1,087 7,381

66,953 1,012 6,869

53,563 0,957 6,496

3,438·10¹⁴ 0,978 114,247 1,32 8,887

76,165 1,193 8,031

57,123 1,11 7,473

45,699 1,05 7,068

6,404·10¹⁴ 0,956 53,358 1,268 6,679

35,572 1,146 6,035

26,679 1,066 5,616

21,343 1,008 5,311

Таблица 3.4 – Расчет Ar, Ka, , при при конденсации пара на вертикальной поверхности h =2 м.

р, МПа Δt, ºС Ar Pr Ka Nu·10⁴ ·10³, Вт/(м²·К)

0,01 2,2·10¹⁴ 3,875 143,092 1,763 5,623

95,395 1,592 5,081

71,546 1,482 4,729

57,237 1,402 4,472

0,1 9,053·10¹⁴ 1,75 133,906 2,024 6,869

89,271 1,829 6,207

66,953 1,702 5,776

53,563 1,609 5,462

2,75·10¹⁵ 0,978 114,247 2,22 7,473

76,165 2,006 6,753

57,123 1,867 6,284

45,699 1,766 5,943

5,123·10¹⁶ 0,956 53,358 2,132 5,616

35,572 1,927 5,075

26,679 1,793 4,723

21,343 1,696 4,466

Таблица 3.5 – Расчет Ar, Ka, , при конденсации пара на горизонтальной трубе h = d =0,02 м.

р, МПа Δt, ºС Ar Pr Ka Nu·10² ·10⁴, Вт/(м²·К)

0,01 2,2·10⁸ 3,875 143,092 4,3 1,373

95,395 3,888 1,24

71,546 3,618 1,154

57,237 3,421 1,092

0,1 9,053·10⁸ 1,75 133,906 4,94 1,677

89,271 4,464 1,515

66,953 4,155 1,41

53,563 3,929 1,334

2,75·10⁹ 0,978 114,247 5,42 1,524

76,165 4,898 1,649

57,123 4,558 1,534

45,699 4,311 1,451

5,123·10⁹ 0,956 53,358 5,201 1,371

35,572 4,7 1,239

26,679 4,377 1,153

21,343 4,139 1,09

Таблица 3.6 – Расчет Ar, Ka, , при конденсации пара на горизонтальной трубе h = d =0,03 м.

р, МПа Δt, ºС Ar Pr Ka Nu·10² ·10⁴, Вт/(м²·К)

0,01 1,801·10⁸ 3,875 143,092 2,831 1,24

95,395 5,269 1,121

71,546 4,903 1,043

57,237 4,637 0,987

0,1 8,063·10⁸ 1,75 133,906 6,697 1,515

89,271 6,051 1,369

66,953 5,631 1,274

53,563 5,326 1,205

2,581·10⁹ 0,978 114,247 7,347 1,649

76,165 6,63 1,49

57,123 6,178 1,386

45,699 5,843 1,311

5,776·10⁹ 0,956 53,358 7,055 1,239

35,572 6,375 1,119

26,679 5,932 1,042

21,343 5,611 0,9853

3.2 Факторы, влияющие на теплообмен при конденсации пара

3.2.1 Влияние давления пара

При малых давлениях (р < 0,1 МПа) плотность пара ρ^'' по сравнению с плотностью конденсата ничтожно мала и поэтому множитель приближается к единице. Тогда в формулах (3.4) и (3.5) вместо критерия Архимеда можно принять критерий Галилея ( или ). Следовательно, критерий Архимеда учитывает влияние эффекта повышения давления пара.

Таблица 3.7 – Расчет Ga, Ka, , при при конденсации пара на вертикальной поверхности h =1 м.

р, МПа Δt, ºС Ga Pr Ka Nu·10⁴ ·10³, Вт/(м²·К)

0,01 2,75·10¹³ 3,875 143,092 1,048 6,687

95,395 0,947 6,043

71,546 0,881 5,623

57,237 0,833 5,318

0,1 1,132·10¹⁴ 1,75 133,906 1,203 8,168

89,271 1,087 7,381

66,953 1,012 6,869

53,563 0,957 6,496

Таблица 3.8 – Расчет Ga, Ka, , при при конденсации пара на вертикальной поверхности h =2 м.

р, МПа Δt, ºС Ga Pr Ka Nu·10⁴ ·10³, Вт/(м²·К)

0,01 2,2·10¹⁴ 3,875 143,092 1,763 5,623

95,395 1,592 5,081

71,546 1,482 4,729

57,237 1,402 4,472

0,1 9,058·10¹⁴ 1,75 133,906 2,024 6,869

89,271 1,829 6,207

66,953 1,702 5,776

53,563 1,609 5,462

Таблица 3.9 – Расчет Ga, Ka, , при конденсации пара на горизонтальной трубе h = d =0,02 м.

р, МПа Δt, ºС Ga Pr Ka Nu·10² ·10⁴, Вт/(м²·К)

0,01 2,2·10⁸ 3,875 143,092 4,3 1,373

95,395 3,888 1,24

71,546 3,618 1,154

57,237 3,421 1,092

0,1 9,058·10⁸ 1,75 133,906 4,94 1,677

89,271 4,464 1,515

66,953 4,155 1,41

53,563 3,929 1,334

Таблица 3.10 – Расчет Ga, Ka, , при конденсации пара на горизонтальной трубе h = d =0,03 м.

р, МПа Δt, ºС Ga Pr Ka Nu·10² ·10⁴, Вт/(м²·К)

0,01 7,425·10⁸ 3,875 143,092 2,831 1,24

95,395 5,269 1,121

71,546 4,903 1,043

57,237 4,637 0,987

0,1 3,057·10⁹ 1,75 133,906 6,697 1,515

89,271 6,051 1,369

66,953 5,631 1,274

53,563 5,326 1,205

3.2.2 Влияние степени сухости и перегрева пара

Влияние этого фактора учитывается критерием Кутателадзе. Для влажного пара значение критерия Кутателадзе определяется по формуле:

, (3.7)

где r – удельная теплота фазового перехода, Дж/кг;

х – степень паросодержания;

– изобарная теплоёмкость, Дж/кг·К;

– температурный напор, ºС.

Таблица 3.11 – Расчёт Ka, , при при конденсации влажного пара на вертикальной поверхности h =1 м.

р, МПа х Δt, ºС Ka Nu·10⁴ ·10³, Вт/(м²·К)

0,01 0,7 100,165 0,9585 6,117

66,776 0,8661 5,527

50,082 0,806 5,144

40,0659 0,7623 4,865

0,9 128,783 1,021 6,513

85,855 0,922 5,886

64,392 0,8582 5,477

51,513 0,812 5,18

1,0 143,092 1,048 6,687

95,395 0,947 6,043

71,546 0,881 5,623

57,237 0,833 5,318

0,1 0,7 93,735 1,101 7,472

62,49 0,995 6,751

46,867 0,926 6,283

37,494 0,875 5,942

0,9 120,516 1,172 7,956

80,344 1,059 7,189

60,258 0,986 6,69

48,206 0,932 6,327

1,0 133,907 1,203 8,168

89,271 1,087 7,381

66,953 1,012 6,869

53,563 0,957 6,496

0,7 79,973 1,208 8,129

53,315 1,091 7,346

39,986 1,015 6,836

31,989 0,96 6,465

0,9 102,822 1,286 8,656

68,548 1,162 7,822

51,411 1,081 7,279

41,129 1,023 6,884

1,0 114,247 1,32 8,887

76,165 1,193 8,031

57,123 1,11 7,473

45,699 1,05 7,068

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

1 2 3 4 5 6 7

Гончарова О. М. Поэтическое наследие Ломоносова и русская поэзия XIX – XX вв.

Основные направления поэзии серебряного века

Экономическое развитие Великобритании в XIX-начале XX веков

Экономическое развитие Германии в XIX – начале XX века

Либерализм и консерватизм в политике Александра I

Требования к складским помещениям и хранению пищевых продуктов

Самый сильный аргумент, почему эволюция человека не могла быть

р, МПа	Δt, ºС	Ar	Pr	Ka	Nu·10⁴	·10³, Вт/(м²·К)
0,01		2,75·10¹³	3,875	143,092	1,048	6,687
	95,395	0,947	6,043
	71,546	0,881	5,623
	57,237	0,833	5,318
0,1		1,132·10¹⁴	1,75	133,906	1,203	8,168
	89,271	1,087	7,381
	66,953	1,012	6,869
	53,563	0,957	6,496
		3,438·10¹⁴	0,978	114,247	1,32	8,887
	76,165	1,193	8,031
	57,123	1,11	7,473
	45,699	1,05	7,068
		6,404·10¹⁴	0,956	53,358	1,268	6,679
	35,572	1,146	6,035
	26,679	1,066	5,616
	21,343	1,008	5,311

р, МПа	Δt, ºС	Ar	Pr	Ka	Nu·10²	·10⁴, Вт/(м²·К)
0,01		2,2·10⁸	3,875	143,092	4,3	1,373
	95,395	3,888	1,24
	71,546	3,618	1,154
	57,237	3,421	1,092
0,1		9,053·10⁸	1,75	133,906	4,94	1,677
	89,271	4,464	1,515
	66,953	4,155	1,41
	53,563	3,929	1,334
		2,75·10⁹	0,978	114,247	5,42	1,524
	76,165	4,898	1,649
	57,123	4,558	1,534
	45,699	4,311	1,451
		5,123·10⁹	0,956	53,358	5,201	1,371
	35,572	4,7	1,239
	26,679	4,377	1,153
	21,343	4,139	1,09