4-7. РАСЧЕТ КАСКАДНОГО СМЕСИТЕЛЬНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА

Каскадные или полочные смесительные теплообменники нашли применение главным образом как конденсаторы водяного пара. Целью расчета полочных аппаратов является определение расхода охлаждающей воды, диаметра конденсатора, числа полок, количества отсасываемого воздуха, высоты барометрической трубы и мощности вакуум-насоса для откачивания паровоздушной смеси.

Расход охлаждающей воды легко определить из теплового баланса [Л. 42]:

где G — расход охлаждающей воды, кг/ч; W⁷_n-расход конденсируемого пара, кг/ч; V_u —энтальпия

поступающего пара, ккал/кг; t_K и /_в— начальная и конечная температуры охлаждающей воды, ^cC. На выходе из барометрического конденсатора температура воды бывает ниже температуры пара на 2—3°С, т. е" t"_B=t_nac~ (2 -3)°.

Диаметр конденсатора d_K рассчитывают по формуле

где Yn и W_n — удельный вес (кг/м³) и скорость пара (м/сек).

При давлении в конденсаторе 0,1—0,2 ат скорость пара принимают равной 10—15 м/сек в сечении, не занятом полками, и 20—25 м/сек в узком месте парового тракта. Число полок определяют на основании решения диффе- "ренциального уравнения теплового баланса стекающей струи. Количество тепла, передаваемое от пара к цилиндрической сплошной струйке, вытекающей из отверстия полки, равно:

где а — коэффициент теплоотдачи от пара к воде, ккал]м² • ч•град\ t нас — температура насыщения, °С; t_D — переменная температура воды, ⁰C; F—- поверхность соприкосновения пара с водой, м²\ s —- площадь сечения струи, м²; w — скорость течения воды в рассматриваемом сечении, м/сек; у и с — удельный вес воды, кг/м³, и ее теплоемкость, ккал/кг.

В уравнении (4-56) сделаем замену

и по соотношению Льюиса введем коэффициент массообмена