Коэффициент теплоотдачи а2 со стороны конденсирующегося водяного пара

Для случая конденсации водяного пара внутри горизонтальных труб коэффициент теплоотдачи определяется по уравнению :

где A = f(t_ср) – коэффициент, зависящий от средней температуры конденсата и определяемый по графику (рис. 1.3);

q – удельная тепловая нагрузка испарителя, Вт/м²;

L – длина трубы, м;

d_п – внутренний диаметр трубы, м.

Испарители с паровым пространством изготовляются только из труб длиной 6,0 м и диаметром 25x2 мм. Тогда L = 6,0 м и d_п = 0,021 м. Средняя температура конденсата равна:

T_ср = 0,5×(t₃ + t_ст),

где t₃ = 158,1 °С – температура насыщенного водяного пара при давлении 6 кгс/см²;

t_cт – температура стенки со стороны конденсирующегося пара, °С.

 

Рис. 2.3 График зависимости величины А от t_cp.

Температура стенки t_ст как правило, мало отличается от температуры конденсации насыщенного водяного пара, поэтому без большой погрешности можно принимать t_ср» t₃» t_ст.

По графику (рис. 1.3) при t_cp=158 °C А=6,5. Тогда коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующего пара будет равен:

Таким образом, коэффициент теплоотдачи со стороны конденсирующегося водяного пара, как функция удельной тепловой нагрузки испарителя, определяется по формуле

 

Коэффициент теплопередачи

С учетом тепловых сопротивлений стенки и загрязнений ее обеих поверхностей коэффициент теплопередачи определим из уравнения

где s_ст = 0,002 м – толщина стенки трубы; Вт

l_ст = 46,5 – коэффициент теплопроводности материала стенки трубы (углеродистая сталь);

– тепловое сопротивление загрязнения наружной поверхности труб [2, с. 531];

– тепловое сопротивление загрязнения внутренней поверхности труб [2, с. 531];

Тогда

Так как коэффициенты теплоотдачи a₁ и a₂ являются функциями удельной тепловой нагрузки испарителя q, величина которой неизвестна, то вычисление коэффициента теплопередачи К ведется методом последовательного приближения. Задаются различными числовыми значениями удельной тепловой нагрузки q и для каждого из них определяются коэффициенты теплоотдачи a₁ и a₂ и температурный напор Dt, зная, что в рассчитываемом испарителе температурный напор Dt = 48,1°C,

Результаты расчетов приведены в таблице 1.1.

Из расчётов находим соответствующую удельную тепловую нагрузку испарителя q = 76570 Вт/м.

 

Таблица 1.1

Расчеты коэффициентов теплоотдачи, теплопередачи и температурного напора

 

Величины	Результаты расчетов
q, Вт/м2 (принимается)
	6365,22
	12028,7
	1591,75
	48,10

 

Коэффициент теплопередачи в испарителе будет равен:

Расчетная поверхность теплообмена равна:

В результате расчета поверхности теплообмена по ГОСТ 14248–79 [3, с. 27] принимаем кожухотрубчатый испаритель с паровым пространством, имеющий следующую техническую характеристику:

 

Диаметр кожуха 1000 мм

Число трубок в трубном пучке 132 шт.

Длина трубок 6 000 мм

Диаметр трубок 25x2 мм

Число ходов по трубам 2

Поверхность теплообмена 62 м²

 

В выбранном испарителе запас поверхности

2.2 Гидравлический расчёт испарителя.