Студопедия

Главная страница Случайная лекция


Мы поможем в написании ваших работ!

Порталы:

БиологияВойнаГеографияИнформатикаИскусствоИсторияКультураЛингвистикаМатематикаМедицинаОхрана трудаПолитикаПравоПсихологияРелигияТехникаФизикаФилософияЭкономика



Мы поможем в написании ваших работ!




Основные закономерности процесса испарительного охлаждения воды в градирнях

Читайте также:
  1. I. Основные принципы и идеи философии эпохи Просвещения.
  2. II. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ РАДИАЦИОННОЙ ОПАСНОСТИ И МЕДИЦИНСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ ОТ ИХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ОРГАНИЗМ.
  3. III. Основные политические идеологии современности.
  4. IV.5. Основные тенденции развития позднефеодальной ренты (вторая половина XVII—XVIII в.)
  5. V. АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД И МАССИВОВ. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД
  6. V6. ОСНОВНЫЕ СЕМАНТИКО-СТИЛЕВЫЕ ОСОБЕННОСТИ ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ. ОБРАЗ АВТОРА
  7. Анализ процесса принятия внешнеполитических решений
  8. Анализ технологичности изделия и деталей. Основные показатели.
  9. Анализ товарного обеспечения торгового процесса и эффективности использования товарных ресурсов.
  10. Английская революция 17 в. (предпосылки, основные этапы и начало)

Градирни относятся к категории теплообменных аппаратов, в которых теплоноситель—вода—отдает тепло охлаждающему агенту—воздуху—не через стенку, а путем непосредственного контакта.

В виду сложности процессов тепломассообмена в градирнях тепловой расчет их долгое время основывался на так называе­мых эмпирических «графиках охлаждения». За последнее время все более широкое применение находят методы теплового рас­чета градирен по формулам теории испарительного охлаждения.

Количество тепла, отдаваемое теплоносителем охлаждающе­му агенту в градирнях, так же как и в обычных теплообменных аппаратах, пропорционально поверхности теплообмена. Под по­верхностью теплообмена в градирне следует понимать общую поверхность всех капель и пленок воды, вступающих в соприкос­новение с воздухом. В соответствии с этим при вычислении по­верхности охлаждения градирни следовало бы включить боко­вые поверхности щитов, планок, стоек, реек, связок раскосов и др., омываемых водой между водораспределителем и уровнем воды в водосборном резервуаре, а также поверхности всех ка­пель и струек воды во всем этом про­странстве. Однако такое определение поверхности теплообмена сопряжено с большими трудностями и, вообще го­воря, практически невозможно, так как нельзя с достаточной степенью точности учесть количество и размеры капель и струек воды при различных конструкциях водораспределителей и оросителей и разных скоростях движе­ния воздуха в градирне. Поэтому для пленочных градирен допускается неко­торая условность: в качестве поверх­ности теплообмена принимается боко­вая поверхность щитов оросителя, предполагая, что эта часть поверхно­сти теплообмена составляет наиболь­шую долю.

Для получения основных законо­мерностей испарительного охлаждения

рассматривается стационарный процесс тепломассообмена в про­стейшей пленочной градирне, в которой вода и воздух приводят­ся в непосредственный контакт друг с другом по схеме противо­тока ( см. рис.10.3).

Рис.10.13 Схема теплового и материального баланса пленочной градирни

 

Горячая вода со средней температурой t1,°C, в количестве Gж1, кг/с, с постоянной плотностью орошения

qж= Gж1/Fop(*)

поступает в верх градирни, равномерно растекаясь в виде плен­ки по боковым поверхностям щитов (для создания более разви­той поверхности соприкосновения воды с воздухом). В формуле (*) Fop—площадь элемента оросителя градирни в плане, м2:

Fop=nbl,

где п, b и l указаны на рис. 10.3.

Некоторое количество водыGи испаряется в градирне. Оставшаяся часть воды Gж2=Gж1 - Gи ,со средней температурой t2 более низкой, чем t1, поступает в низ градирни. В градирню снизу входит Gв.с, кг/с, сухого воздуха или Gв=Gв.с(1+x1)

влажного воздуха со средней температурой θ1°C, относи­тельной влажностью φ1, % (или доли единицы), влагосодержанием х1, кг/кг, энтальпией i1, Дж/кг (величины влагосодержания и энтальпии отнесены к 1 кг сухого воздуха в соответствии с обозначением Молье), и постоянной массовой скоростью .

Количество влаги в воздухе, выходящем из градирни, увели­чивается на количество испарившейся воды Gи ; при этом, по ме­ре движения воздуха снизу вверх по оросителю градирни тем­пература, влагосодержание и энтальпия его изменяются (увели­чиваются).

Выделив по высоте градирни элементарный горизонтальный слой высотой dh (см. рис. 10.13), составим для него уравнение теп­лового баланса, устанавливающее равенство между теплом, по­терянным сплошной водной пленкой с поверхности щитов в еди­ницу времени, и теплом, которое приобрел воздух за то же время при непосредственном увеличении его температуры и влаго­содержания за счет проникновения в него пара в результате ис­парения воды.

При составлении уравнения теплового баланса делаются сле­дующие допущения, которые, как указывает Л. Д. Берман, незначительно отражаются на конечном результате испарительно­го охлаждения воды в условиях градирен.

1. Коэффициенты теплоотдачи αf, Вт/(м2K), и массоотдачи βpf, кг/(м2ч), физические величины—теп­лота парообразования r, Дж/кг, и удельная теплоемкость влаж­ного воздуха Св.вл, Дж /(кг°С), могут быть приняты постоянны­ми для всей поверхности охлаждения, так как колебания их зна­чений весьма незначительны при изменениях температуры воды и воздуха.

2. Парциальное давление водяного пара Рпθ в пределах гра­дирни весьма мало в сравнении с очень незначительно меняю­щимся полным давлением влажного воздуха Рб, и величина парциального давления сухой части воздуха Рв.сθ может быть принята постоянной.

3. Количество испаряющейся воды незначительно и может быть принято, что Gж1 ~= Gж.

4. Температура на поверхности пленок воды в данном сече­нии градирни может быть принята равной средней температуре воды в том же сечении. При малых значениях удельного тепло­вого потока, отнесенного к единице поверхности контакта воды с воздухом, и интенсивном перемешивании жидкости, что харак­терно для градирен, можно с достаточной для практических рас­четов точностью это условие принять при выводе основных рас­четных зависимостей.

Количество тепла, потерянного водяной пленкой с обеих сто­рон каждого щита в пределах выделенного слоя градирни в еди­ницу времени, составляет

dQ = 2lqo сж пt/∂n dh,

где qo количество воды, приходящееся на 1 м верхней кромки щита с одной стороны, кг/(м·с); t - температура воды, °С; cжудельная теплоемкость воды, Дж/(кг°С); h—высота оро­сителя, м; п—количество щитов за вычетом единицы.

Количество тепла, отнимаемого от воды соприкосновением в единицу времени и затраченного на увеличение температуры воздуха:

dQα=blqвсвn(∂θ/∂h)dh

где cв—удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг°С), θ—температура воздуха, °С.

Количество тепла, отводимого от воды испарением в едини­цу времени и затраченного на увеличение влагосодержания воз­духа:

dQβ≈rodGж= blqвron(∂x/∂h)dh.

Составляя затем уравнение тепловогобаланса, получим

dQ=dQα+dQβ.

После соответствующих преобразований полученное выраже-ние можно представить в следующем виде: dQ = Gжcж dt = Gв(св+rodx), (**)

где Gж=2lqon ;Gв= blqвn

Выражение, стоящее в скобках правой части уравнения (**), представляет собой приращение энтальпии воздуха в пределах рассматриваемого слоя градирни:

di=cвdθ+r0dx;

тогда dQ=Gжсжdt=Gвdi.

Из равенства, учитывающего количество тепла, отводимого от воды соприкосновением, согласно формуле Ньютона, можно написать:

dQα, = αf(t — θ),

где αf - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 С). Обозначив через dfoхл поверхность охлаждения в пределах выделенного элементарного слоя градирни высотой dh (см. рис. 10.13)

dfохл == 2lndh,

После подстановки получим

Определяя количество тепла, отнимаемого от воды испарени­ем, с использованием уравнения Дальтона, можно написать:

dQβ=βpf(P"пt-Pпо)r0 = 2lndh

где βpf - коэффициент массоотдачи, отнесенный к разности пар­циальных давлений, кг/(м2·с·Па); Р"ntпарциальное давление пара на поверхности жидкости, Па; Рпθ—парциальное давле­ние пара в ядре потока воздуха, Па.

Приращение влагосодержания в пре­делах выделенного слоя градирни можно представить следую­щим образом:

dx=0.622dPпθ. / Pв.с.ср.

После преобразований получаем

Подставляя значения dQ, dQa и dQβ и осле соответствующих преобразований получим

.

Линейные дифференциальные уравнения первого порядка могут быть использованы для решения задачи по определению поверхности охлаждения градирни foхл, м2, при заданных температурах воды и параметрах атмосферного воз­духа или для оценки охладительного эффекта градирни при за­данной поверхности, хотя решение этих уравнений сопряжено со значительными трудностями.

 

 


<== предыдущая страница | следующая страница ==>
Методики расчет теплообменных аппаратов | Деаэрация воды

Дата добавления: 2014-03-11; просмотров: 502; Нарушение авторских прав




Мы поможем в написании ваших работ!
lektsiopedia.org - Лекциопедия - 2013 год. | Страница сгенерирована за: 0.004 сек.