7.3 Тепловой расчет конденсатора

7.3.1 Поверхность охлаждения конденсатора

Поверхность охлаждения конденсатора определяется из совместного решения уравнений теплового баланса конденсатораи теплопередачи , где - пропуск пара в конденсатор, кг/с;

- разность энтальпий пара и конденсата, кДж/кг; - расход охлаждающей воды, кг/с;- теплоемкость охлаждающей воды, кДж/(кгК);

Чисто аналитического теплового расчета конденсаторов в настоящее время не существует. Его разработка затрудняется сложностью физических условий, в которых протекает процесс конденсации в поверхностном конденсаторе. Поэтому широко пользуются эмпирическим методом расчета, в котором средний коэффициент теплопередачи K определяется по опытным данным и подставляется в уравнение теплопередачи (7.1).

Для оценки в тепловом расчете рекомендуется пользоваться эмпирической формулой Л.Д. Бермана:

, (7.2)

где - коэффициент чистоты трубок конденсатора;

- коэффициент, зависящий от ожидаемого состояния поверхности охлаждения конденсатора; при оборотном водоснабжении;

- коэффициент, зависящий от материала и толщины стенок трубок из сплава МНЖ-5-1; - для трубок из нержавеющей стали;

(7.3)

- сомножитель, учитывающий влияние скорости охлаждающей воды ; (7.3)

, при ; (7.4)

, при ;

- сомножитель, учитывающий влияние температуры охлаждающей воды приС

, (7.5)

где ;

здесь - удельная паровая нагрузка конденсатора, (г/с)/м²;

(7.6)

- сомножитель, учитывающий влияние ходов воды в конденсаторе: при ;

- сомножитель, учитывающий влияние паровой нагрузки конденсатора,

где ;

здесь - номинальная паровая нагрузка конденсатора, кг/с.

при принимаем;

при определяется по вышеприведенной формуле.

Формула (7.2) пригодна для конденсаторов с латунными трубками при С и м/с при хорошей воздушной плотности установки. Коэффициент теплопередачиK отнесен к наружной (паровой) поверхности трубок.

По формуле (7.2) для двухходовых конденсаторов и обычно применяемых температур охлаждающей воды (10-20С) значения K получается порядка 2000-3000 ккал/м²чС. Для определения средней разности температур в конденсаторе (среднего температурного напора) в упрощенном инженерном расчете пользуются формулой

,C. (7.7)

Эту величину называют средней логарифмической разностью температур.

Формула (7.7) для средней логарифмической разности температур введена в предположении вдоль поверхности охлаждения и для условий чистого противотока; и то и другое не имеет места в поверхностном конденсаторе. Поэтому применение формулы (7.7) для среднего температурного напора совместно с эмпирической формулой для среднего коэффициента теплопередачи является расчетным условным приемом, не отображающим действительности физических процессов в конденсаторе. Однако эмпирическая формула (7.2) дляK составлена на основании большого числа промышленных испытаний, в которых значение определялось по формуле (7.7), путем непосредственного измерения температур, а коэффициент теплопередачи вычислялся по формуле (7.2). Имея в виду, что

,

формулу (7.7) можно переписать в следующем виде удобном для расчетов

. (7.8)

На основании последнего уравнения формулу для определения площади поверхности охлаждения конденсатора удобно записать в следующем виде:

, м². (7.9)

В эту формулу следует подставить в – кг/с,- в кВт/(м²К) и - в кДж/(кгК).

Когда найдена поверхность охлаждения , определяют основные размеры конденсатора. По найденной величинепроверяют удельную нагрузку конденсатора, кг/(м²ч).