Теплоотдача при пленочной конденсации водяного пара

Для водяного пара в случае конденсации на пучке горизонтальных труб осредненный по всему пучку коэффициент теплопередачи можно рассчитать по формуле:

.

где — поправочный множитель, учитывающий влияние числа труб по вертикали; - наружный диаметр труб; =7430 (взято из /1/, табл.4.6, стр. 162 при температуре конденсации греющего пара); - разность средней температуры конденсации греющего пара и температуры стенки со стороны греющего пара :

.

Поправочный множитель находим по (/1/, рис. 4.7, стр. 162) для шахматного расположения труби при числе рядов труб по вертикали :

.

Имеем:

. (3.29).

Расчет коэффициента теплопередачи

I. Первое приближение.

Принимаем в первом приближении. Тогда температура стенки со стороны греющего пара равняется:

.

Тогда по формуле (3.29) получаем:

.

При этом удельный тепловой поток от пара к стенке равен:

.

Сумма термических сопротивлений равна:

.

где — соответственно термические сопротивления загрязнений со стороны греющего пара, стенки и со стороны раствора.

По (/1/, табл. XXXI, стр. 531) находим:

.

.

Для стенки:

.

где — толщина стенки, — коэффициент теплопроводности стали (/1/, табл. XXVIII, стр. 529).

.

.

Поскольку удельный тепловой поток от пара к стенке равен удельному тепловому потоку через стенку, то можно получить:

.

при этом — температура стенки со стороны раствора равна:

.

.

При температуре удельная теплоемкость, динамический коэффициент вязкости и коэффициент теплопроводности, вычисленные, соответственно, по формулам 3.11, 3.15, 3.20 равны:

.

.

;

.

.

Подставляя найденные значения в формулу 3.27, получаем значение критерия Прандтля при температуре стенки:

.

По формуле 3.28 находим в коэффициент теплоотдачи от раствора к стенке:

.

Тогда удельный тепловой поток от стенки к раствору равняется:

.

где — вычисленная ранее средняя температура раствора.

.

Расхождение между и в первом приближении составляет.

.

Составляем таблицу 3.4, в которую заносим результаты первого и второго приближений, а также проверочный расчет.

Таблица 3.5.

Приближения и проверочный расчет.	Конденсация греющего пара.
I.	142,9.	137.9.	5,0.
II.	142,9.	131,4.	11,5.
III.	142,9.	132.6.	9,1.
Приближения и проверочный расчет.	Стенка и ее загрязнения.	Нагревание раствора.
I.		118,73.	1,642.
II.		98,2.	1,804.
III.		100,08.	1,783.

II. Второе приближение.

Принимаем. Результаты — табл 3.4 строка II.

Расхождение по второму приближению: .

По результатам расчетов первого и второго приближения строим график. Полагая что при малых изменениях температуры, поверхностные плотности и линейно зависят от, графически определяем (рис. 3.3, точка А).

Графическая зависимость.

III. Проверочный расчет.

Расчеты аналогичны расчетам первого приближения (см. табл. 3.4, строку III).

Расхождение и :

Коэффициент теплопередачи равен:

.

Поверхность теплообмена:

Так как, то истинную поверхность теплообменника рассчитывают по формуле:

.

где — внутренний диаметр труб, — число труб, — длина труб.

.

Запас поверхности:

.

Выбор типа аппарата

Поверхностная плотность теплового потока:

.

Определение температуры внутренней поверхности труб :

;

.

Определение температуры наружной поверхности труб:

;

.

Средняя температура стенок труб:

.

Средняя разность:

.

Величина меньше 40 К (/1/, табл. 35, стр. 534), поэтому (/1/, стр. 213) принимаем кожухотрубчатый горизонтальный теплообменник с неподвижными трубными решетками типа ТН.