5.2 Конденсация движущегося пара

Паровой поток, движущийся относительно стенки, оказывает динамическое воздействие на пленку конденсата, что вызывает изменение коэффициента теплоотдачи. Влияние скорости w_п набегающего потока насыщенного пара следует учитывать при w_п > 10 м/с и w²_пρ_п > 1.

Горизонтальный цилиндр с наружным диаметром d омывается поперечным потоком пара, конденсирующегося на внешней поверхности цилиндра; при этом

(5.13)

где

, v_пл - теплопроводность и кинематическая вязкость конденсата, определяются по

Формула (5.13) используется при

Пучок горизонтальных труб омывается движущимся сверху вниз поперечным потоком насыщенного пара; методика приближенного расчета включает определение следующих величин:

1) коэффициента теплоотдачи ₁ на первом ряду труб

(5.14)

где - средний коэффициент теплоотдачи при конденсации неподвижного пара, определяется по формуле (5.5);

ρ_п, ,ρ — плотность пара и конденсата при температуре t_s;

- скорость пара в узком сечении горизонтального ряда труб;

d - наружный диаметр труб;

λ - теплопроводность конденсата при t_s.

Формула (5.14) применяется для водяного пара при °С, давлении от 0,032·10⁵ до 0,89·10⁵ Па, числе Рейнольдса от 46 до 864 и объемном содержании воздуха в паре до 0,017%;

2) расхода пара на 1 м длины трубы первого ряда

(5.15)

где - скорость пара перед первым рядом труб;

ρ_п — плотность пара, находится по t_s; s₁ — поперечный шаг труб;

3) количества пара, сконденсировавшегося на 1 м длины трубы первого ряда в секунду,

(5.16)

где r - теплота парообразования при t_s;

4) расхода пара на 1 м длины трубы второго ряда

(5.17)

5) скорости пара перед трубами второго ряда с учетом частичной конденсации пара на трубах первого ряда и равенства площади поверхности теплоотдачи на всех рядах пучка

(5.18)

6) коэффициента теплоотдачи на трубах второго ряда, который находится с учетом влияния скорости пара, исходя из формулы (5.14):

(5.19)

7) количества пара G_k2, сконденсировавшегося на 1 м длины трубы второго ряда в секунду,

(5.20)

8) поправки на снижение теплоотдачи из-за натекания конденсата сверху на трубу второго ряда

(5.21)

где - суммарное количество конденсата, стекающего по трубе i-го ряда;

G_ki - количество конденсата, образующегося на трубе i-го ряда;

п - количество рядов труб по высоте коридорного пучка или половина рядов труб шахматного пучка.

Для примера эта поправка для трубы второго ряда:

9) действительного коэффициента теплоотдачи на трубе второго ряда

. (5.22)

Расчет продолжается для остальных рядов пучка подобным же образом. Для всего пучка средний коэффициент теплоотдачи

(5.23)

где F - общая площадь поверхности трубного пучка;

F_i — площадь поверхности i-го ряда труб.

При одинаковой поверхности теплообмена в каждом из п рядов пучка средний коэффициент теплоотдачи пучка

(5.24)