一: 传热过程的分析 在蒸发式冷凝器中,热质交换过程如图1所示。制冷剂蒸气在管内冷凝时放出的热量是通过油膜、管壁传给管外的水膜,再由水膜传给管间流动的空气。 从管内制冷荆到冷却水膜的传热量可表示为:
对于光管,Ko值按下列公式计算:
αr 制冷剂在管内冷凝的放热系数。在此本文推荐苏联的哥罗金斯卡娅计算式,该式为:
几种常用制冷剂的M值。表1 αw 管外壁面与水膜之间的放热系数。对于叉排管簇,αw可按下式计算 对于顺排管簇 式中Gw ——喷淋水量(kg/h; n为第一排管数,L为管长(m) 。 冷却水膜与流动空气问的换热是兼有热质交换的热力过程。空气在蒸发式冷凝器中的状态变化过程如图2所示。图中点1表示空气进口状态(i1、d1、t1),点2表示空气出口状态(i2、 d 2、t2),点w表示水膜表面的饱和空气状态(iw、dw 、tw ) ,点m为进出口空气的平均状态(im 、dm、tm ),进口空气沿1~w连线进行变化。在这一过程中,其换热量可表示为: 式中εW,一一是考虑从水膜蒸发到空气中的热量对麦凯尔方程的修正系数。εW与水膜平均温度tW,有关,其值见表2。 m——水膜与空气间接触的全部表而积与冷凝管外表面积之比,对于光滑管冷凝器,m=5~ 1·8。对数平均焓差。 计算时,定型尺度用管外径Do,定性温度采用进出口处空气平均温度tf,计算速度用管簇中最窄截面处的流速。式中的系数c和指数n可由表8查得。 式(7)主要适用予管排数超过20排的管簇,若少于20排时,计算的换热系数α还应乘以图3所示的修正系数Cm。Re1为空气的雷诺准数 通常由式(1)和式(5)联立求解就可得到所需冷凝器的传热面积FH ,但是选两个方程中尚有水膜的平均温度tW,垃未知数,因此不能直接求解,一般是采用试凑法或图解法,对于工程计算不甚方便。 由于在蒸发式冷凝器中,冷凝温发与水膜的平均温度之羞(tK— tW)变动范围不大(2~5℃),可用其对应的窄气饱和线上的焓差来代替,即: 式(5)中的对数平焓差(iW一i M)按下列式子用算术平均焓差来近似表示可以获得令人满意的结果,即: 式(14)可以看出,通常在计算qI时必须确定的水膜平均温度已从公式中消失,这样只要已知冷凝温度tk,进口空气的湿球温度tSL ,以及进风量和淋水量GW,就可以很方便地计算冷凝器的单位面积热负荷qr,从而得到冷凝器的冷凝能力Qt。述的计算公式,既适用于设计新的冷凝器,同样也可用来计算在不同工况条件下运行的冷凝器热负荷。 二:设计计算中的几个问题 设计新的冷凝器,一般已知冷凝器的热负菏QK(Kcal/h),冷凝温度lK,进口空气干球温度tl和湿球温度ts1,以及当地大气压Pb(mmHg)。 1.配风量的选定 按每小时l000Kcal热负荷计,各国造垌的配风量相差较大,如美国为256m3 /h、日本为(108~ 180)m3/h、苏联为(8O~140) m3/h,我国采用180~340 m3/h。根据实验结果,适当选用较大的配风量对于提高玲凝器的单位面积热负荷qi是有利的。建议采用250 m3/h左右为宜。 2.空气进出口参数的确定 3.冷凝器结构尺寸的确定 氨蒸发式冷凝器一般采用无缝钢管,管径θ25~θ38mm,错排排列。要进行结构设计,可先选取迎面风速wi(m/s),即可确定进口截面的长与宽和水平方向的冷凝管列数,然后再核定迎面风速。 为了估算所需冷凝面积FH(即定出管排数)和计算管内冷凝放热系数 b 需要预先假定一个单位面积热负荷q r,在标准工况下(tK=35℃、tsL=27℃)时,qf一般在(1400~1500)Keal/m2·h左右选取定。按这种方法设定的qr值进行计算,其结果一般都不必重新复核。 4.配水量的选取 蒸发式冷凝器管外淋水量GW对传热的影响不明显,通常只要能保证均匀地淋湿管子外壁 即可。按l000Kcal/h热负荷计的循环水量,各国取值不一,如美国为0.206 m2/h,日本为(0.108~ O.180) m2/h,苏联为(O.06~O.08) m2/h。根据我们的实验结果,水量对qf的影响很小,可适当取小值,建议选取0.10 m3/1000Kca1.h即可。 5.蒸发式砖凝器补充水量DW 管外冷却水蒸发量 蒸发式冷凝器的循环水必须定期排污。排污水量视水质而定,但最多仅占蒸发水量DW的30%,故需要的补充水量为30%,故需要的补充水量为: 三:空气流过管排的阻力 空气横向流过湿表面叉排管簇时的阻力损失可按下列公式计算: 式中为考虑存在水膜而使空气阻力增加的系数,φ=1.2~1.5,ξ为局部阻力系数,对于叉排管簇,式中 N为管排数,γr为进出口空气平均比重(kg/m3) 版权说明:本微信内容由制冷空调换热器技术联盟编辑整理,作者:刘焕成、蔡祖康,版权归属作者所有;转载请注明来源制冷空调换热器技术联盟。 |
|
来自: 新用户6150vJiw > 《待分类》