|
Неблагоприятный режим. При 7'1<7'2 условие R\-R2 дает отрицательное поле температур пластины. Необходимо любыми способами снижать R] и увеличивать R2. Наиболее подходящим вариантом является задание максимальных значений RRc > 1 и ^ > 1 в однозаходном теплообменнике. В тяжелых случаях целесообразно перейти к многозаходному теплообменнику. Во всех вариантах необходимо применять обводной канал, а также использовать иротивообледенительную систему. Надо иметь в виду, что все эти меры снижают термическую эффективность теплообменника и вынуждают делать запас площади теплообменника. Кроме того, возрастают и гидравлические потери, и поэтому необходимо иметь соответствующий запас давления. Предложенный ниже порядок расчета позволяет избежать излишнего количества приближений при расчете конденсатора. С этой целью самое первое приближение (расчет площади теплообменника) увязано с факторами, позволяющими влиять на поля температур пластины. а) Расчет требуемого соотношения термических сопротивлений Анализ исходных данных позволяет приближенно оценить требуемое для рабочего режима соотношение термических сопротивлений, которое дает положительные температуры пластине: Ошибка! Ошибка внедренного объекта., где Ошибка! Ошибка внедренного объекта (2.48) Физический смысл соотношения (2.48) прост: чем хуже рабочий режим с точки зрения обмерзания, тем больше должно быть термическое сопротивление со стороны холодного теплоносителя. Множитель т = 1,5 делает поправку на тепломассообмен в холодном тракте. Множитель ошибка! Ошибка внедренного объекта., являющийся отношением коэффициентов оребрения поверхностей, используется в тех случаях, когда по холодному и горячему тракту выбираются разные оребрения. В первом приближении Ошибка! Ошибка внедренного объекта. МОЖНО Задать равным единице. б) Задание режимов течения теплоносителей 76 |
70 ПРИЛОЖЕНИЕ III. МЕТОДИКА РАСЧЁТА на котором конденсатор работает основное время, и диапазон параметров, соответствующий переходным режимам работы. Проектировочный расчет осуществляется для рабочего режима. Диапазон режимных параметров служит для оценки работоспособности на неблагоприятных режимах работы и выработки мер борьбы с обмерзанием. Предварительный анализ параметров рабочего режима позволяет остановиться на наиболее подходящей компоновке теплообменника. Существует три характерных сочетания параметров. Благопpиятный режим. Соответствует варианту, когда входная температура гоpячего теплоносителя пpевышает по модулю входную темпеpатуpу холодного теплоносителя (⏐Т1⏐>⏐Т2⏐). Одинаковые теpмические сопpотивления теплоносителей (R1=R2) в пpоцессе теплопеpедачи дают положительное поле темпеpатуp пластины – обмеpзания нет. Таким условиям вполне удовлетвоpяет обычный однозаходный теплообменник, спpоектиpованный на максимальную теpмическую эффективность и минимальные гидpавлические потеpи. В самом простом случае можно ограничиться условием RRe = 1 и Rφ = 1, в более сложных: RRe > 1 и Rφ < 1 или RRe < 1 и Rφ > 1. В случае заметного пpевышения Т1 над Т2 имеет смысл уменьшить теpмическое сопpотивление по холодному теплоносителю, чтобы снизить темпеpатуpу пластины до более благопpиятной для пpоцесса конденсации. Удовлетвоpительный режим. Соответствует варианту ⏐Т1⏐=⏐Т2⏐, когда условие R1=R2 пpиводит к pаспpостpанению отpицательной темпеpатуpы на заметную часть пластины. Желательно уменьшать теpмическое сопpотивление гоpячего теплоносителя (R1 Допускается наличие небольшого участка пластины с отpицательной темпеpатуpой (менее 25 % площади), что можно компенсиpовать с помощью противообледенительной системы. Hеблагопpиятный режим. При ⏐Т1⏐<⏐Т2⏐ условие R1=R2 дает отpицательное поле темпеpатуp пластины. Hеобходимо любыми способами снижать R1 и увеличивать R2. Hаиболее подходящим ваpиантом является задание максимальных значений RRe > 1 и Rφ > 1 в однозаходном теплообменнике. В тяжелых случаях целесообразно перейти к многозаходному теплообменнику. Во всех вариантах необходимо применять обводной канал, а также использовать противообледенительную систему. Hадо иметь в виду, что все эти меpы снижают теpмическую эффективность теплообменника и вынуждают делать запас площади теплообменника. Кpоме того, 71 1. Проектировочный расчет конденсатора возpастают и гидpавлические потеpи, и поэтому необходимо иметь соответствующий запас давления. 1.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ ТЕПЛООБМЕННИКА Предложенный ниже порядок расчета позволяет избежать излишнего количества приближений при расчете конденсатора. С этой целью самое первое приближение (расчет площади теплообменника) увязано с факторами, позволяющими влиять на поля температур пластины. а) Расчет требуемого соотношения термических сопротивлений Анализ исходных данных позволяет приближенно оценить требуемое для рабочего режима соотношение термических сопротивлений, которое дает положительные температуры пластине: , где . (П.III 1.1) Физический смысл соотношения (П.III 1.1) прост: чем хуже рабочий режим с точки зрения обмерзания, тем больше должно быть термическое сопротивление со стороны холодного теплоносителя. Множитель m = 1,5 делает поправку на тепломассообмен в холодном тракте. Множитель , являющийся отношением коэффициентов оребрения поверхностей, используется в тех случаях, когда по холодному и горячему тракту выбираются разные оребрения. В первом приближении можно задать равным единице. б) Задание режимов течения теплоносителей Самый простой способ реализовать соотношение заключается в задании чисел Рейнольдса для теплоносителей. Для этого сначала ищется их отношение: . (П.III 1.2) Далее решается логическая задача следующего содержания. Наиболее оптимальным диапазоном числа Рейнольдса для компактных теплообменников является: Re = 5000 ... 15000. Исходя из этого диапазона необходимо подобрать такие значения Re1 и Re2, чтобы удовлетворить уравнению (П.III 1.2). Если диапазона недостаточно, 22 1 1 m Т R R R Т = = ϕ 2 1 ϕ ϕ = ϕ ϕ ϕ R 1 2 2 1 Re Re Re R R = = 98 ПРИЛОЖЕНИЕ IV. ПРИМЕР РАСЧЕТА КОНДЕНСАТОРА СКВ . Наиболее подходящим вариантом является использование обводного канала в однозаходном или многозаходном теплообменниках, а также использование ПОС. Надо иметь в виду, что все эти меры снижают термическую эффективность теплообменника и вынуждают делать запас площади теплообменника. Кроме того, возрастают и гидравлические потери, и необходимо иметь соответствующий запас давления. Выбираем оребрение Гт-3-3 – для горячего тракта и Гп-8-2 – для холодного тракта: Т а б л и ц а П.IV 1.1 Геометрические параметры оребрений конденсатора 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОЩАДИ ТЕПЛООБМЕННИКА а) Расчет требуемого соотношения термических сопротивлений , где ; ; . б) Задание режимов течения теплоносителей . Зададим , тогда . в) Расчет коэффициента теплопередачи ; . : 2R № п/п Название h, мм dэ, мм N t, мм δр, мм L/dэ β, м2/м3 ϕ 1 Гт-3-3 3,26 1,82 333,3 3,1 0,1 69 1945 0,658 2 Гп-8-2 7,8 2,94 454,4 4,4 0,3 67 1110 0,769 22 1 1 m TR R R T = = ϕ 2 1 1,185 ϕ ϕ = = ϕ 1,5m = 1,5 40 1,185 3,555 1 20 R ⋅ = = ⋅ 1 2 2 1 Re Re Re R R = = 2Re 4000= 1 2Re Re 14220R= = г,х э Nu d λ α = Nu Ren c= ( )0,8614 1,95 10 273,3t− λ = ⋅ + |