Тепловой расчет конденсатора

     Определяется среднелогарифмическая разность температур между охлаждающей водой конденсирующимся холодильным агентом в конденсаторе θ_m:

, ^оС.

     Находится массовый расход охлаждающей воды G_w:

, кг/с,

где с_w  – удельная теплоемкость воды при средней температуре [1-3, 5, 6, 24, 27-30, 32], кДж/(кг·К).

Определяется критерий Рейнольдса для воды Re_w:

 

 

где w_w – скорость движения воды в трубах конденсатора, м/с; d_вн – внутренний диаметр труб, м; n_w - коэффициент кинематической вязкости воды при средней температуре[1-3, 5, 6, 24, 27-30, 32], м²/с.

    В качестве элемента теплопередающей поверхности лучше принимать стальную гладкую трубу Æ 25´2,5 мм.

Как правило, в кожухотрубных конденсаторах режим течения турбулентный. Для турбулентного режима течения воды коэффициент теплоотдачи a_w определяется по формуле:

                                                                         

Nu_w=0,021Re_w^0,8Pr_w^0,43 ,

 , Вт/(м²·К),

 

где Nu_w  – критерий Нуссельта для воды; Pr_w - критерий Прандтля для воды при средней температуре [1-3, 5, 6, 24, 27-30, 32], м²/с; λ_w - коэффициент теплопроводности воды при средней температуре, Вт/(м·К).

Определяется удельный тепловой поток от стенки к воде q_w:

= q_w= Дθ_w = С(θ_m- θ_а), Вт/м²,

 

где θ_w     – разность температур между стенкой и водой, ^оС; Σδ_i/λ_i=(0,4÷0,6)·10^-3 (м²·К)/Вт - термические сопротивления, складывающиеся из сопротивления слоя масла, слоя водяного камня, термического сопротивления стенки трубы и других загрязнений.

 

Определяется коэффициент теплоотдачи со стороны холодильного агента a_а:

, Вт/(м²·К),

где r = i₂-i₃ – теплота конденсации холодильного агента, Дж/кг; r_а – плотность хладагента при температуре конденсации, кг/м³; λ_а - коэффициент теплопроводности хладагента при температуре конденсации, Вт/(м·К); μ_а - коэффициент динамической вязкости хладагента при температуре конденсации, Па·с; θ_w – разность температур между температурами конденсации и стенки, ^оС; d_н  – наружный диаметр труб, м; n  - половина числа рядов труб по вертикали для шахматного пучка, задается.

Определяется удельный тепловой поток со стороны хладагента q_а:

q_а = a_аθ_аа=Вθ_а^3/4 Вт/м².

 

Удельная величина теплосъема q_F конденсатора находится графическим решением системы полученных уравнений:

 

q_w =С(θ_m- θ_а),   q_а=Вθ_а^3/4.

Для построения графика определяются величины q_w   и   q_а при различных значениях θ_а (рисунок 26.1). Из графика определяется удельный теплосъем конденсатора q_F, Вт/м².

Определяется поверхность теплообмена конденсатора F:

, м.