3 Разработка конденсатора.

3.1Тепловой расчет конденсатора

Принимаем степень перегрева воды ∆Т_ω=5ºС

Т_ω2=Т_к-3=315-3=312К

Т_ω1=Т_ω2-∆Т_ω=312-5=307К

Тепловой поток конденсации равен:

кВт.

Средняя логарифмическая разность температур:

,

Расход охлаждающей воды

, где

с_ω – удельная теплоемкость воды, Дж/(кг·К); ∆Т_ω – разность температур воды на входе и на выходе из аппарата.

кг/с.

Основные размеры, характеризующие поверхность теплообмена стальных труб:

Внутренний диаметр труб dвн, м	0,0395
Наружный диаметр труб dн, м	0,0445
Высота труб (активная) Н, м	3

Ориентировочная поверхность и число труб n в конденсаторе

,

где =3000÷5000 Вт/м² – принятый удельный тепловой поток в аппарате.

Число труб в аппарате при Н=3 м

.

,Вт/м2	3000	3200	3400	3600	3800	4000	4200	4400	4600	4800	5000
	18,43	17,28	16,26	15,36	14,55	13,83	13,17	12,57	12,02	11,52	11,06
n	50	47	44	42	40	38	36	34	33	31	30

Число Рейнольдса при стекании воды пленкой

,

где μ=93,1·10^-6 кг·с/м²=912,4·10^-6 Па·с – коэффициент динамической вязкости воды при Т_ω=309,5К.

Коэффициент теплоотдачи со стороны воды

,

где - число Галилея;

=6,31 – число Прандля (при Т_ω=309,5К);

ν=0,918·10^-6 м²/с – коэффициент кинематической вязкости воды при Т_ω=309,5К

,Вт/м2	3000	3200	3400	3600	3800	4000	4200	4400	4600	4800	5000
	15516,4	15853,81	16177,45	16488,63	16788,49	17078	17358,02	17629,28	17892,45	18148,09	18396,72
, Вт/м2·К	3142,07	3210,40	3275,93	3338,95	3399,67	3458,30	3515,00	3569,93	3623,22	3674,99	3725,34

Здесь λ=52,28·10^-2 ккал/(м·ч·ºС)=0,6074 Вт/(м²·К) – коэффициент теплопроводности воды при Т_ω=309,5К

Коэффициент теплоотдачи со стороны рабочего тела, отнесенный к внутренней поверхности трубы. Режим движения пленки конденсата при =5000 Вт/м².

,

где r=166,15 кДж/кг – теплота конденсации жидкости R134а при Т=315К;

ρ=1162,1 кг/м³ - плотность жидкости R134а;

ν=0,402·10^-6 м³/с – коэффициент кинематической вязкости жидкости R134а.

Так как Re_пл<Re_кр=400, коэффициент теплоотдачи определяется по уравнению

,

где λ=0,0782 Вт/(м·К) – коэффициент теплопроводности жидкости R134а;

μ=0,1765·10^-3 Па·с – коэффициент динамической вязкости жидкости R134а;

Тепловой поток в аппарате

,

где =0,6·10^-3 м²·К/Вт – принятое термическое сопротивление стенки и загрязнений;

- разность температуры стенки трубы и средней температуры воды;

- разность температур конденсации и стенки трубы

Исходя из условия что .

Определяем плотность теплового потока а аппарате графическим решением системы уравнений.

Для построения графиков задаемся значением определяем из первого уравнения, затем для каждого полученного значения находим из второго уравнения.

Решение данной системы уравнений произведем с помощью ЭВМ используя программу «Microcoft Excel»

Рис. 3 Графоаналитическое определение плотности теплового потока в вертикальном кожухотрубном конденсаторе.

Совпадение принятого и расчетного тепловых потоков наблюдается в соответствии с графиком при =2957 Вт/м² n=51 труба.