книги из ГПНТБ / Тарабанов, М. Г. Тепло- и массоперенос в камерах орошения кондиционеров с форсунками распыления учебное пособие

Рис. 38. Зависимость NTUa от Кэя для форсунки 5пл с диаметром сопла 3,1 м м ;

----------при двухстороннем распылении;

— при одностороннем распылении

A — ReB= l,17 -105; О — Re„ = l,75-105; □ — ReB = 2,55 • 10®;

Рис. 39. Зависимость NTUHот Кэя для форсунки 7пл2 с диаметром сопла 3,1 м м ; ReB= 1,80-105

Рис. 40. Зависимость NTUHот Кэя для форсунки 7пл2 с диаметром сопла 3,1 м м в логарифмических координатах

Аналогично в расчетных зависимостях В. Д. Коркина [88]

-0,5 .

Отсутствие единого мнения в оценке влияния скоростивоз­ духа на эффективность тепло- я маесообмена в камере оро­ шения объясняется различными исходными условиями при получении расчетных зависимостей. В частности, уравнение (4.15) предполагает постоянство коэффициента орошения при

изменении скорости воздуха постоянного режима работы фор­ сунки. В нервом случае для обеспечения постоянства В при­ ходится, изменять расход и давление воды перед форсункой, что накладывает па экспериментальные данные дополнитель­ ные условия. Во втором случае удается выделить влияние скорости-воздуха в более «чистом» виде.

148

На рис. 41 представлена зависимость NTUa=f(ReB) для нескольких форсунок при одинаковом значении Кэя=200. Как видно, при увеличении скорости воздуха величина NTU3 уменьшается. Важно, что для . всех форсунок зависимость имеет подобный вид, хотя несколько отличается для односто­ ронних и двухсторонних форсунок, но разница невелика. Это позволяет аппроксимировать экспериментальные данные од­ ним общим выражением

■Ряс. 41. Зависимость NTUh от ReB:

----------для форсунок двухстороннего распииения;

— для форсунок одностороннего распыления; V — 1пл — 3,1; О — Зпл—3,1; □ —’ Кд—3,0;

Для этой цели необходимо определить полное количество теп­ ла, воспринимаемого водой от воздуха в результате тепло- и массообмена. при различной скорости воздуха. Такая зависи­ мость показана на рис. 42.

Можно сделать вывод, что в действительности увеличение скорости воздуха приводит к интенсификации .процесса тепло- и массообмена и степень увеличения количества отнимаемого тепла зависит от давления воды перед форсункой. С другой стороны, .при большей скорости .возрастает количество прохо­ дящего через камеру воздуха и в результате уменьшается: значение NTUH или Е. Этот факт необходимо учитывать' в; каждом конкретном случае применения форсуночных камер. Так, например, при использовании камер в качестве градирен

Рис. 42. Изменение общего количества тепла, отнимаемого в камере в зависимости от массовой скорости воздуха:

1 — Кд—3,0f 2 — Кд— 5,1; 3 — Зпл1—3,1; 4 -З п л 2 -3 ,1 ; 5 —Зплй—5,4; 6 — Зпл2—5,4

для испарительного охлаждения воды - следует увеличивать скорость воздуха.

Данные,- полученные в первой группе опытов, позволили установить зависимость числа единиц переноса явного тепла от режима работы форсунок и скорости потока воздуха. Не­ трудно заметить,,.что число единиц переноса явного тепла из­ меняется в широких пределах для форсунок с различными геометрическими параметрами и диаметром сопла.

Чтобы установить это влияние, была проведена вторая группа опытов в камере орошения, оборудованной 11 одно­ сторонними и 8 двухсторонними форсунками с диаметром сопла от 3 до 5,4 мм. Опыты проводили при постоянном зна­ чении величины Hw-Gw для всех форсунок. Полученные ре­ зультаты обрабатывали в виде зависимости числа единиц пе­ реноса явного тепла от расчетной геометрической характери­ стики ('рис. 43), причем величина NTUH определена при оди­

150

наковых для всех форсунок значениях скорости воздуха и энергетического коэффициента (Кэя= 200).

Рис. 43. Зависимость NTUh о т Арц

,------- ири двухстороннем распылении;

— при одностороннем распылении;

О — do= 3,0 -f 3,1 м м \ Д — dc = 4,9-^-5,4 ц м .

Из рис. 43 видно, что экспериментальные данные хорошо обобщаются с помощью Api и можно выделить четыре .кривые, объединяющие опыты для односторонних и двухсторонних форсунок с диаметром сопла 3-р3,1 мм и 4,9—5,4 мм. С уве­ личением расчетной геометрической характеристики значе­ ние NTUHуменьшается и характер кривых примерно иденти­ чен, что позволяет аппроксимировать их все выражением

NTUH=f(Apl)-M. (4.19)

В результате математической обработки почти 300 опытов получены следующие обобщенные расчетные зависимости для форсунок одностороннего и двухстороннего распыления [142];

Формулы (4.20) и (4.21) описывают экспериментальные данные с точностью ±40% (рис. 44), и лишь для некоторых точек разница .между расчетными и экспериментальными зна­

чениями NTUHдостигает 204-25%, что следует признать впол­ не допустимым, если учесть большое число определяющих па­ раметров. Указанные формулы могут быть использованы для расчета эффективности fen.ro- и массопереноса в однорядных камерах орошения при изменении определяющих параметров в следующих пределах: Кэя= 50-ь 1200; ReB= 1150004-261000; Api= 0,464-3,9; dc = 34-5,4.

Рис. 44.. Зависимость NTUa от T = K3H-0’5-ReB~0’4-A pr0’3-dc_!t'3:

--------ио формуле .4.21;

— по формуле 4.20.

Покажем порядок использования этих расчетных зависи­ мостей на конкретном примере.

Пример. Воздух в количестве 21600 кг/ч с начальными па­ раметрами ti=30°‘C, tMi = 18° С в результате изоэнталыйийного увлажнения в однорядной камере орошения Кд20 требует­ ся охладить до конечной температуры t2 = 21°C.

Необходимо определить расход воды и давление перед форсунками. Расчет выполнить для форсунок КДЮ02-25 с ди­ аметром сопла 3,5 и 5,0'лл.

152

3. По формуле (4.if3) вычислим значение критерия Рей­ нольдса для потока воздуха при длине оросительного прост­

153

Кэ 05 _ _______ 2-Ю3________

я ’ _ Нев0,4-Ар10'3 dcU’3- ЫТия ;

'7. .Пользуясь формулой (4.12), вычислим требуемые зна­ чения величины Gw-Hw:

(ti ~ t2)-Cp-GB’Yw

18 шт1м2, а в-ообще число форсунок п= 36 шт. По эксперимен­ тальным данным для типовых форсунок находим такое давле­ ние, при котором обеспечиваются требуемые расчетные зна­ чения:

Gw=:12350 кг/ч; Hw=2,55 кг/см2-, В= 0,57;

б) для форсунок с диаметром сопла 5,0 мм

Gw=49080 кг^ч; Hw —2,18 кг/см2 ; В =0,88.

Сравним полученные результаты с -расчетными данными Е. Е. Картиса, .согласно которым /коэффициент орошения дол- "жан быть соответственно равен:

В(з,5) = 0,57; B(5io)=iO,80.

154

Таким образом, совпадение результатов хорошее, хотя пше- ■речное сечение камеры в опытах Е. Е. Карпяса в три раза больше.

Используя выражения (4.20) и (4.21), можно проанализи­ ровать влияние конструктивных 'особенностей форсунок на эффективность тепло- и маюсообмена в камерах орошения. Как видно, с увеличением расчетной геометрической характе­ ристики форсунки значение NTUH уменьшается. Поэтому, с теплотехнической точки зрения, оказывается целесообразным применять форсунки с малым значением АРь Но такие фор­ сунки более подвержены засорению, то есть требования теп­ лотехнической и эксплуатационной эффективности противо­ речат друг другу. Выход может быть найден при использова­ нии форсунок двухстороннего' распыления. У этих форсунок расчетная геометрическая характеристика примерно в два с половиной раза больше,* чем у обычных односторонних, и за­ соряемость значительно меньше. К тому же, как следует из уравнений (4.20) и (4.21), теплотехническая эффективность камеры орошения с форсунками двухстороннего распыления в среднем .на 35% выше.

Следовательно, теплотехнические испытания полностью подтвердили и дополнили вывод о целесообразности примене­ ния в камерах орошения кондиционеров форсунок двухсто­ роннего распыления.

Однако и в этом случае при выборе геометрических пара­ метров форсунок приходится принимать некоторое компромис­ сное решение, поскольку удовлетворись одновременно полно­ стью требования теплотехнической и эксплуатационной эф­ фективности нельзя. На основе тщательного анализа экспери­ ментальных результатов и данных натурных испытаний фор­ сунок на кондиционерах Волжского завода синтетического волокна можно рекомедовать к практическому применению в установках кондиционирования воздуха форсунку типа 7пл2, эскиз которой приведен на рис. 45.

Сравним энергетические показатели .при обработке, возду­ ха в камере орошения с форсунками 7пл2 и Кд 1002-25. С этой целью воспользуемся' экспериментальными данными для массовой скорости воздуха 2,8 кг/м2-сек. В частности, при NTUH= 1 имеем следующие значения энергетического коэф­ фициента в зависимости от диаметра сопла:

для форсунки 7пл2 — КэЯ(з,1) = 220; КэЯ(5,2)= 170;

для форсунки Кд — КэЯ(з,о)= 170; Кэя(5,1) = 90.

155