Тепловой расчет конденсатора-испарителя

Для вычисления температуры двухфазной тройной смеси в различных сечениях испарителя и конденсатора используем единую формулу

, (28)

где

B = – 364,65 x₃ – 345,48 x₂ – 302,82 x₁+ x₃ x₂ [13,44 – 7,4(x₂ – x₃) + 

+ 2(x₂ – x₃)²] + x₃ x₁[93,24 – 58(x₁ – x₃) + 27(x₁ – x₃)²] + x₂ x₁[54,92 – 

– 26,1(x₁ – x₂) + 8(x₁ – x₂)²] + 5 x₁x₂ x₃;

G = 2,4024 x₃ + 2,5086 x₂ + 2,8919 x₁+ x₃ x₂[0,084 – 0,0215(x₂ – x₃) + 

+ 0,0103(x₂ – x₃)²] + x₃ x₁[0,2864 – 0,157(x₁ – x₃) + 0,061(x₁ – x₃)²] +

+ x₂ x₁[0,194 – 0,086(x₁ – x₂) + 0,041(x₁ – x₂)²] + 0,004 x₁x₂ x₃.

Параметры B  и ΔG в свою очередь зависят от диапазона температур, в который попадает искомая температура T:

B  = B ₁ – 7,3  x₂, ΔG = G₁ + 0,0839 x₂ при T < 87,29 K,

B  = B ₁, ΔG = G₁ при 87,29 K < T < 90,19 K;

B  = B , ΔG = 0 при 90,19 K < T < 120 K,

где B₁ = B – 9,3 x₃; G₁ = 0,1028 x₃.

Для вычисления температур кипения и конденсации по формуле (28) используем подпрограмму temp(p,T,x1,x2) и подпрограмму-функцию tmp(p,B,B1,G,DG). В качестве объемных долей x₁ и x₂ при этом используем среднеарифметические значения, вычисленные по объемным долям на входе и выходе из конденсатора-испарителя. В качестве усредненного давления в испарителе с учетом влияния столба жидкости используем p= p_и+ 0,5g, гдеg – ускорение свободного падения, м/с². В дальнейших расчетах при определении теплофизических свойств в различных каналах аппарата используемсреднюю температуру в этих каналах.

Температурный напор на стороне конденсации (К) [4]

, (29)

где – кинематическая вязкость, м²/с, – теплопроводность жидкой смеси, Вт/(мК).

Температурный напор на стороне кипения (К) [4]

, (30)

где M_ж – массовый расход жидкости на входе в парогенерирующий канал, кг/с, M_ж = w₀ f .

Здесь f  = (b₁ – 2b₃)(s_и – δ_и)( l_и – δ_и)/s_и – площадь поперечного сечения канала кипения; – теплоемкость смеси, Дж/(кгК); Re и Re_F – число Рейнольдса и модифицированное число Рейнольдса потока массы от теплообменной поверхности, соответственно

. (31)

Температурный напор в проставочном листе (К)

, (32)

где – коэффициент теплопроводности материала стенки.

Далее приведены общие для конденсатора и испарителя формулы (индексы «к» и «и» опускаем):

коэффициент теплоотдачи (Вт/м²К)

; (33)

параметр ребра канала (м^–1)

; (34)

КПД ребра канала

; (35)

площадь рабочей поверхности канала (м²)

; (36)

площадь рабочей поверхности ребер в канале (м²)

; (37)

КПД поверхности канала

; (38)

эффективная площадь поверхности теплоотдачи (м²)

F = F_п п. (39)

Уравнения (28) – (39), записанные для конденсатора и для испарителя, совместно с уравнениями (1) – (3) составляют систему уравнений для вычисления температур, температурных напоров, тепловых потоков и поверхностей конденсатора-испарителя.