Теплообмен в конденсаторах водяного охлаждения

Пары хладагента охлаждаются и конденсируются при соприкос­новении со стенкой трубы, температура которой ниже температуры насыщения пара, соответствующей давлению конденсации. В конден­саторах холодильных машин происходит пленочная конденсация пара хладагента.

Интенсивность теплопередачи конденсатора характеризуется плотностью теплового потока q_f - количеством теплоты, которое отводится от холодильного агента теплоносителем через 1 м² площади поверхности кон-

Рисунок 1 - Профиль теплообменных труб с наружными накатными ребрами

денсатора в течение 1 секунды; при известном тем­пературном напоре между рабочими телами.

q_f=K ּ Θ _m(1)

где К - коэффициент теплопередачи конденсатора, Вт/(м². К),

Θ _m - средний логарифмический температурный напор между конденсирующимся хладагентом и охлаждающей средой, °К.

На интенсивность теплопередачи в конденсаторе водяного охлаждения влияют следующие факторы:

- Скорость удаления жидкости с теплопередающей поверх­ности. При конденсации пара конденсат оседает на теплопере­дающей поверхности сплошной пленкой, которая, стекая по тру­бам, затрудняет дальнейшую конденсацию пара на нижних тру­бах.

- Скорость движения пара. При большой скорости движе­ния пара ускоряется движение пленки жидкости, которая быстрее смывается с теплопередающей поверхности, увеличивая коэффи­циент теплопередачи от хладагента к стенке.

- Примесь воздуха и неконденсирующихся газов, умень­шающая коэффициент теплопередачи и повышающая давление конденсации.

- Отложения на стенках труб водяного камня (твердого осадка солей, растворенных в воде). Эти отложения оказывают значительное термическое сопротивление теплопередаче.

- Скорость движения воды. С увеличением скорости движе­ния воды в трубах растет коэффициент теплопередачи.

Совершенство конденсатора оценивается коэффициентом теплопередачи К, Вт/(м²»К):

, (2)

Величина К зависит от коэффициентов теплоотдачи, кото­рые составляют:

- при конденсации R12 a _xa = 1200 - 2300 Вт/(м². К);

- при конденсации R22 a _xa = 1500 - 2900 Вт/(м². К);

- для воды a_B = 3500 - 7000 Вт/(м². К);

- при конденсации аммиака a_хa - 8000 - 10000 Вт/(м². К).

Средний логарифмический температурный напор

, (3)

где t_в1 - температура входящей в конденсатор воды, К;

t_в2 - температура выходящей из конденсатора воды, К;

t_k - температура конденсации хладагента, К.

Для хладоновых конденсаторов Θ_m = 5 - 6 °К /2/.

В конденсаторе перегретый пар, поступающий из компрес­сора, охлаждается до температуры конденсации и конденсируется. Общая тепловая нагрузка q_k, Вт составляет

(4)

где - тепло перегрева, Вт;

- тепло конденсации, Вт.

Тепло, подведенное к конденсатору хладагентом, должно быть отдано охлаждающей воде

(5)

где G _в - расход охлаждающей воды, кг/с;

С_B - удельная теплоемкость воды, Дж/(кг. К).

Скорость воды в конденсаторах рекомендуется принимать не менее 1 м/с из-за опасности быстрого загрязнения или коррозии труб, но не более 2,5 - 3,0 м/с в целях предотвращения эрозии, осо­бенно при наличии в воде абразивных частиц - грязи, песка / 2 /.