3. Расчет тепломассообмена в контактных аппаратах

3.1. Алгоритм расчета

Расчет осно­ван на использовании двух основных зависимостей: критериального уравнения тепломассообмена

; (3.1)

и аналитического уравнения относительной интенсивности тепломассообмена

.

Уравнение (2.39) после экспериментального определения показателей степеней для системы труба Вентури – центробежный сепаратор имеет вид:

.

С помощью критериального уравнения тепломассообмена производится расчет полного теплообмена. С помощью уравнения относительной интен­сивности тепломассообмена производится расчет массообмена в контактных аппаратах.

Порядок и объем расчета зависят от постановки задачи. Во многих случаях известны начальные (входные) параметры и рас­ходы сред и требуется определить конечные параметры. Другие задачи могут быть решены пере­становкой блоков алгоритма.

3.2. Исходные данные

Задаются геометрические размеры кон­тактного аппарата, которые в ходе расчета могут быть уточнены. Задаются, также, начальными параметрами газа и жид­кости на входе в аппарат, их расходами: температуру газа по сухому (t₁) и по смоченному (t_м1) термометру, °С; давление воздуха p_в1, Па; температуру жидкости t_w1, °C; расходы газа и жидкости в аппа­рате (G_в, G_w), кг/с.

В итоге расчета определяются конечные параметры газа и жид­кости на выходе из аппарата, количество переданной теплоты и массы, гидродинамическое и гидравлическое сопротивление аппа­рата, критический расход газа. В дальнейшем расчет ведется применительно к непосредственному контакту воздуха и воды, не оговаривая это специально.

Сначала определяются недостающие начальные и расчетные па­раметры:

парциальное давление пара, соответствующее температуре на­сыщения t_м1, по формуле Фильнея

; , Па;

абсолютное влагосодержание газа

, кг/кг;

энтальпию газа

, Дж/кг;

абсолютное влагосодержание газа

, кг/кг;

кинематическую вязкость воздуха при температуре от –20 до + 140°С

; ;

и от 140 до 400 °С –

, Па∙с;

плотность газа (влажного)

, кг/м³;

объемный расход воздуха

, м/с;

расчетную температуру

, ^оС;

расчетное парциальное давление

; , Па;

расчетное абсолютное влагосодержание

, кг/кг.

3.3. Расчет полного теплообмена

Определяются скорости сред и дру­гие переменные, необходимые для вычисления Re_к.

Скорость воздуха в горловине смесителя

, м/с;

Скорость газа в центробежном пространстве сепаратора

, м/с;

Комбинированное число Рейнольдса – Фруда с учетом ускорения в поле центробежных сил

.

Определяются переменные для числа Bm₁.

Удельная теплоемкость насыщенного воздуха

, Дж/(кг∙К).

Коэффициент орошения

, кг/кг;

Отношение тепловых эквивалентов

.

Коэффициент испарения

.

Приведенное отношение тепловых эквивалентов

.

Число подобия (критерий) тепловых эквивалентов

.

Коэффициент интенсивности тепломассообмена

.

Конечная температура газа (на выходе из теплообменника) смоченному термометру

, ^оС.

Парциальное давление пара при t_м2

; , Па

Абсолютное влагосодержание газа при t_м2

, кг/кг;

при Eu₁ < 0,05 можно считать p_в2 ≈ p_в1 в других случаях следует предварительно задаться значением p_в2.

Энтальпия газа на выходе из аппарата

, Дж/(кг∙К).

Тепловой поток от одной среды к другой

, Вт;

Конечная температура жидкости

, ^оС.

Расчет полного теплообмена на этом заканчивается, так как определены поток переданной теплоты, конечные параметры газа t_м2 и жидкости t_w2. Если необходимо вычислить оба конечных параметра газа и количество испаренного или сконденсированного пара, то производят расчет процесса массообмена.