Gefflaut, Alain

Mähönen, Petri Heikki

Riihijärvi, Janne

Wellens, Matthias

Калугин, Борис Федорович

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

т. 245 1975 г.И З В Е С Т ИЯТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГОКРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВАК ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПЛОТНОСТИ ТЕПЛОВОГО ПОТОКА ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ПАРА В ГОРИЗОНТАЛЬНОМ ПУЧКЕ ТРУББ. Ф. КАЛУГИН(Представлена научным семинаром кафедры ТЭУ)При обычном способе определения необходимой поверхности охлаж­дения для конденсации заданного количества пара расчет ведется по схеме: задаются поверхностью охлаждения и проводят поверочный рас­чет, в котором определяют термические сопротивления при передаче тепла от пара к стенке трубки, самой стенке, при передаче тепла от стен­ки к воде, затем коэффициент теплопередачи и проверяют размеры по­верхности охлаждения. Расчет ведется методом последовательных при­ближений: задаются температурой охлаждающей воды на выходе из пучка, потом ее проверяют. Расчет получается громоздким и трудоемким, особенно, когда меняется число трубок в пучке. Рекомендуемая в [6] формула для коэффициента теплопередачи может применяться при тем­пературе охлаждающей воды не выше 35° С.В данной работе приводится зависимость для плотности теплового потока в более широком интервале температур. Расчет с использо­ванием ее получается более простым и с малой затратой труда. Плот­ность теплового потока выражена через величины, которые применяются при анализе работы конденсаторов. При выводе формулы для плотности теплового потока были использованы из [1] зависимость для определе­ния коэффициента теплопередачи от стенки к воде, из [2] зависимости для охлаждающей поверхности и осредненного по поверхности пучка коэффициента теплоотдачи от пара к стенке труб. При Еыводе формулы ряд дробно-степенных зависимостей физических параметров воды от температуры и коэффициента трения в круглой трубе по [1] от темпера­туры и скорости воды были аппроксимированы многочленами 1-й и 2-й степени. Рассматривается двухходовой пучок с коридорным расположе­нием труб, пар подводится к ходам параллельно. Заданными величинами являются температура воды на входе в пучок Y1, кратность охлажде­ния т Кі расход пара Gk, температура насыщения Ys, давление, при кото­ром осуществляется конденсация, удельный объем пара, поступающего в пучок Vп, скорость пара Wn (выбираем сами или определяем из каких-то габаритных условий), шаг в горизонтальном ряду t , наружный dH и внут­ренний dB диаметры трубок, их длина /, коэффициент теплопроводности материала трубок X, количество тепла, отдаваемое каждым килограм­мом пара воде гк, доля от общего расхода пара, конденсирующаяся во втором ходе А.Предполагается, что в каждом ходе пар конденсируется полностью, и в работе участвуют все без исключения трубки. С паровой стороны сде­18ланы те же допущения, какие имеются в [2]. Д ля плотности теплового потока первого хода получена формула: Рві S 19 [ (L 4AZ1 +  R z) S21 — 0,238L4Zi ( I A) d u г к] # / j \71 “  (O0 W R lS i9Zr2+  45000) 4тк da Iдля второго хода:  рв2 S 19 [(L 4AZ2 +  L3) S21 f  (AZ2) 0,238L4Zi Ad B гк] .“  [0,238L4S 19Z; +  45000/(AZ2)] 4гак dH Iдля всего пучка:= --------- M t ------------  (3>( 1 — A) +  A^1При равенстве числа трубок, а такж е d u, d B, w n, /, t по ходам расчет ведется по (2), при этом A =  ], /• 2, AZ2 берется уже для все­го пучка.В этих формулах рві и рв2 — плотность воды в соответствующем ходе, AZ1 и AZ2 — среднелогарифмические разницы температур для со­ответствующего хода, определяемые по обычным зависимостям, что сделать при известной А не представляет большого труда.L3 =  8,5 +  0,052( T s — 273). (4)L 4 =  5,601 +  0,0345 (Ts -  273). (5)S 21 =  0,05/Пк dH I. (6)0,791S 19 =  121 Wu09 Гк138<*н’7% п 01 J • (7)Zi =  M 1-Ci0B125[0,757С5/ ( P r 1) +  0,3175С7<Й’125 M 1]. (8)Z2 =  M 1Cl0Y 25[0,757С6/  (Pr1) +  0,3175С8^ в’125 M 1] +  52,5Рв1 (9)Z] =  M , d 0’125 [ 0 , 7 5 7 C 5 / ( P r s ) +  0,3175С7/ (Af2) (10)Zt =  M o d Y 25 [ 0 , 7 5 7 С 0/ ( P r s ) + 0 , 3 l 7 5 C 8 f  ( \ t 2) M 2d Y 25] ++  52,5pB2/ ( A f 2)X R c T. (11)M 1 =  5,35 +  0,013 (T s - M 1-273). (12) M 2 =  5,35 +  0 , 0 1 3 ( 7 , - Af2 - 2 7 3 ) .  (13)/ ( P r 1) =  Pr?'71-  I. (14)' ™ - { l , , S )  / ( P b )  =  PrY1- Z ( M 2).( 1 6 )Pr?*71 =  1 5 ,8 ( 7 , - A f 1 - 2 7 3 ) - ° ' 5; (17)Pr®’71 =  1 5 , 8 ( 7 , -  2 7 3 )-0-5. (18)Размерности величин: [¢'2] =  [<h] — [<7o] =  KemjM2;[f] =  [/] =  [fl?B] =  [dH] =  m; [GK] =  кг/сек;[Рві] =  [ Pb2 ] =  к г / м 3; [rK] =  к д ж \ к г ;[wn] =  м/сек; [ t»n] =  м3\кг; [7 ,] =  [T1] =  °K.2*. 19При вычислении термического сопротивления стенки с отложени­ями толщину стенки и отложений подставлять в м, а коэффи­циенты теплопроводности в вті(мград) .  Д ля интервалов скоростей воды C b =  0,1 0,5; 0,4 то I ;  1 то 4 м/сек значения констант соответ­ственно равныC5 =  0,72; 0,82; 0,93;C7 =  0,5; 0,65; 0,85;C0 =  0,387; 0,177; 0,07,C8 =  0,683; 0,346; 0,152.Правильность выбора констант проверяется путем определения скоростей движения воды.Для первого хода^  4 - lmKdHq{Св1 =  —72------75 7 • ( 1 у )r f ß  P b I  (  I  A  j ГкД ля второго ходаCb2 =  + Im jV<72 _ (20)rfß Рв2 A r кПри известных плотности теплового потока и расходе пара легко определяется поверхность охлаждения как в целом, так и по ходам. Число трубок в первом ходе:Ді =  (T O A ) G kTk  ^ (21)Я V-Cla IЧисло трубок в горизонтальном ряду первого хода:=  ( I - A ) O . . .W n I ( t -  d a)Для второго хода определяются аналогично, вместо (1—А), Ц\ сле­дует только подставлять A, q2.При шахматном расположении труб S i9, определенное по (7), необ­ходимо умножить еще на 1,035, при этом расположение труб в (7) и в (22) под t—dR следует понимать расстояние между трубками в пер­вом ряду.Зависимости (1), (2) и (3) были проверены расчетным путем: плот­ность теплового потока, определенная по (1), и (2), сравнивалась с плотностью теплового потока, полученной обычным путем: раздельным определением коэффициентов теплоотдачи от пара к стенке по [2], от стенки к воде по [3] (зависимость в [3] рекомендуется и в  [5]) и тер­мического сопротивления стенки, после чего определялся общий коэффи­циент теплопередачи. Расхождение не превышало ± 2 ,8 % . Расчеты про­водились применительно к трубкам конденсаторов [4] и к условиям работы трубных пучков конденсаторов при переводе на работу с ухуд­шенным вакуумом до давления около 0,9 бар. Жесткие рамки статьи не позволяют поместить материал, иллюстрирующий большое сокраще­ние работы по зависимостям (1), (2), (3).Выводы1. Получены формулы для определения осредненных по ходам и по всему пучку плотностей тепловых потоков при конденсации пара в двух­ходовом горизонтальном пучке труб с параллельным подводом пара по ходам.202. Предлагается новый способ определения необходимой поверхно­сти охлаждения применительно к двухходовому пучку с параллельным подводом конденсирующего пара.3. Формулы (1), (2), (3) позволяют проанализировать работу всего пучка в зависимости от различных факторов.ЛИТЕРАТУРА1. Г. П. П и т е р с к и х .  Трение и теплообмен в турбулентном потоке. Химическая промышленность, № 8, 1954.2. Л. Д. Б е р м а н .  Приближенный метод расчета теплообмена при конденсации пара на пучке горизонтальных труб. «Теплоэнергетика», № 3, 1964.3. Б. С. П е т у х о в ,  В. В. К и р и л л о в .  К вопросу о теплообмене при турбулентном течении жидкости в трубах. «Теплоэнергетика», № 4, 1958.4. И. Н. К и р с а н о в .  Конденсационные установки. «Энергия», 1965.5. В. П. И с а ч е н к о ,  В. А. О с и п о в ,  А. С. С у ко  ме л .  Теплопередача. «Энер­гия», 1965.6. Л. Д. Б е р м а  н. Коэффициент теплопередачи поверхностного конденсатора. Из­вестия ВТИ, № 2, 1952.

К определению плотности теплового потока при конденсации пара в горизонтальном пучке труб

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Electronic archive of Tomsk Polytechnic University

RWTH Publications