1. Расчет водоохлаждающих устройств

1.1. Общие положения

Основной задачей конструкторского теплового расчета охладителей является определение их размеров, необходимых для обеспечения заданного охладительного эффекта. В поверочном расчете охладителей предусматривается определение гидравлической нагрузки при заданной температуре воды или обеспечиваемого охладительного эффекта при заданных тепловой и гидравлической нагрузках.

Для теплового конструкторского расчета охладителя должны быть заданы следующие величины:

1) гидравлическая нагрузка G_ж, кг/с, или м³/с;

2) температура охлаждающей воды t₂,°С;

3) тепловая нагрузка Q, Вт, или ширина зоны охлажденияt=t₂ – t₁, гдеt₁– температура охлаждаемой воды, °С;

4) параметры наружного воздуха – температура , °С, и относительная влажностьφ₁;

5) расчетная скорость ветра ω, м/с, если охладитель открытого типа.

В качестве расчетных параметров наружного воздуха принимаются такие среднесуточные значения , иφ₁летнего периода, которые могут быть превышены не более пяти раз в году. При отсутствии таких данных рекомендуется использовать средние температуру и влажность в течение 13 часов наиболее жаркого месяца.

В настоящих методических указаниях представлены последовательность и особенности расчетов основных типов охладителей.

1.2. Расчет пруда-охладителя

Действительная площадь зеркала пруда определяется по формуле:

(1)

где – площадь активной зоны пруда, м²;

– коэффициент использования пруда.

Значение при правильной вытянутой форме пруда или с эффективными струенаправляющими и распределительными сооружениями берется 0,8–0,9. При неправильной форме пруда и отсутствии сооружений, способствующих увеличению площади активной зоны, можно принять равным 0,4–0,5. Среднее значенияи при неправильной форме пруда составляет 0,60–0,75.

Площадь активной зоны [1] подсчитывается по формуле:

(2)

где с– теплоемкость охлаждаемой воды, Дж/(кг град);

(3)

где – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м² · град);

– теплота парообразования, Дж/кг;

– коэффициент массоотдачи, отнесенной к разности парциальных давлений пара, кг/(м² ·с · Па);

(4)

где – коэффициент, определяемый по отношению (6);

– температура воды в водоеме в естественном состоянии, °С;

– давление насыщенного пара при температуре, Па;

(5)

– давление насыщенного водяного пара соответственно при температуре водыи, Па;

– давление насыщенного водяного пара при средней температуре водыt_ср= 0,5(+), Па.

Значение n, Па/град, для определения коэффициента А в уравнении (2) подсчитывается по выражению:

(6)

Для практических расчетов коэффициента А рекомендуется принять r = 2,43  10⁶ Дж/кг, /= 14,3 · 10⁷ Дж · Па/(кг · град).

Коэффициент массоотдачи , кг/(м² · с · Па), целесообразно рассчитывать по эмпирическим уравнениям [1]. При скорости ветраω, м/с, на высоте 2 м от уровня земли используется зависимость:

= (0,349 + 0,085 ω) ·10-7.

(7)

При тепловых расчетах охладителей скорость ветра принимается на высоте 2 м от уровня земли, которая отличается от скорости ветра на высоте флюгера, указываемой в метеорологических справочниках [1]. Пересчет скорости можно провести по приближенной формуле:

(8)

где ω– скорость ветра на высотеh;

ω₀– то же на высотеh₀.

Для охлаждающих прудов, обладающих более высокой аккумулирующей способностью, чем другие типы охладителей, можно выбирать по среднемесячным температурам (прил. 1) и принимать несколько более высокие расчетные скорости ветра (до 2–3 м/с) исходя из данных наблюдений для рассматриваемого района.

При заданных значениях площади активной зоны пруда-охладителя иширины зоны охлаждения можно определить температуру охлажденной воды по формуле, полученной в результате преобразования уравнения (2):

(9)