Файл: Тарабанов, М. Г. Тепло- и массоперенос в камерах орошения кондиционеров с форсунками распыления учебное пособие.pdf

Кроме этого, величины аи ст зависят от начальных пара­ метров воздуха и воды. В работе [85] влияние начальных ус­ ловий предлагалось учитывать с помощью параметра

Phi Pwh

где Phi — давление насыщения водяных паров при начальной температуре воздуха, мм. рт. ст.;

рП1 — начальное парциальное давление водяных паров в- воздухе;

pWH — давление насыщения водяных паров при начальной температуре воды.

Е. Е. Карпис [64] предложил для учета начальных пара­ метров взаимодействующих сред безразмерный температур­ ный параметр

Т0 = £---- (1-26>

Введение комплексов Т0 и р позволило расширить областьприменения получаемых экспериментально зависимостей для. а и о, хотя эти комплексы неприемлемы для описания процес­ сов охлаждения и осушки насыщенного влажного воздуха.

Основные недостатки метода расчета камер орошения го> коэффициентам тепло- и массопереноса связаны с незнанием действительной поверхности взаимодействия воздуха и воды. При обработке экспериментальных данных по формулам (1.21) и (1.22) условная поверхность контакта для данной ка­ меры равна поперечному сечению и является постоянной ве­ личиной. В действительности же величина поверхности пере­ носа зависит от многих конструктивных факторов (типа рас­ пылителей, диаметра сопла и плотности расположения форсу­ нок, числа их рядов и т. д.), от давления воды перед форсун­ ками и изменяется в широких пределах. Вследствие этого и коэффициенты аист оказываются зависящими от очень боль­ шого числа факторов. Кроме того, экспериментальные выра­ жения для аист, полученные на камере с определенным попе­ речным сечением, строго говоря, не могут быть применены для расчета камер с другим сечением.

Указанные недостатки привели к тому, что метод условных коэффициентов тепло- и массоотдачи не нашел практического* применения при теплотехнических расчетах камер орошения.

25

При расчете необходимо задаваться начальной температу­ рой воды с тем, чтобы в итоге коэффициенты В) и Вг оказа­ лись бы равны между собой.

При выводе расчетных зависимостей Л. М. Зусманович принял ряд допущений, которые, строго говоря, не отражают физической сущности процессов, протекающих в камерах оро­ шения. Так, автор считает, что при совместно протекающих процессах теплообмена и влагообмена движущую силу тепло­ обмена следует представить в виде суммы двух величин — гигрометрической разности температур воздуха и температур­

Однако зависимость (1.33) имеет чисто формальный характер.

Это особенно отчетливо видно при рассмотрении основного уравнения тепло- и влагообмена, преобразованного с учетом,

скобках не имеет физического смысла, поскольку в нем прос­ то нет температуры воды. В дальнейших выводах предпола­ гается равенство коэффициента а для первого и второго сла­ гаемых, тогда как коэффициент теплоотдачи зависит от тем­ пературы. Кстати, это замечание Л. М. Зусманович считает одним из основных при выводе математических выражений для коэффициентов эффективности. Из уравнения тепловогобаланса следует, что при tp = twa массообмен отсутствует, а полный теплообмен равен явному. Однако все эксперименталь­ ные исследования показывают, что действительный процесс в камерах орошения протекает при температурах выше, чем да­ же конечная температура воды.

Для вычисления коэффициента пропорциональности а в. работе [53] предлагаются формулы справедливые и при ip=tWH, хотя, как следует из самого определения, коэффици­ ент а в этом случае не имеет смысла. Необоснованным являет­ ся допущение, что поверхность переноса в камере орошения

ха [102]. В то же время, это допущение является основопола­ гающим для всех последующих теоретических выводов. Для оценки гидродинамических условий тепло- н массообмена

27'

Л. М. Зусманович считает достаточным использовать лишь один коэффициент орошения, ссылаясь при этом на то, что ве­

личины перепадов теплосодержаний Д1 и температур ДТ не зависят от сочетаний давления воды и массовой скорости воз­ духа, если В= const, но при этом не учитывается тот факт, что общее количество тепла, переданного от воздуха к воде, при изменении Vy различно. Таким образом, метод расчета, пред­ ложенный Л. М. Зусмановичем, не имеет преимуществ перед методами с использованием коэффициентов эффективности, поскольку не дает возможности более глубоко раскрыть связь, определяющую физическую картину тепло- и массопереноса

вкамерах орошения.

Впоследнее время Е. В. Стефановым [136] предложен но­ вый метод оценки эффективности форсуночных камер при об­ работке экспериментальных данных с помощью чисел еди­

ниц переноса явного NTUHи полного NTU тепла. Эти пока­ затели довольно широко применяются в американской практи­ ке [96] для расчетовпроцессов и аппаратов химической тех­ нологии. Преимуществом этого метода является возможность оценивать действительную эффективность процессов, происхо­ дящих в теплообменных аппаратах, объективно сравнивать разные по конструкции аппараты и производить их расчет при неизвестной истинной поверхности тепло- и массообмена.

Можно показать, что NTUH и NTU выражаются через ве­ личины, легко получаемые из эксперимента, если зависимости для элементарных количеств тепла, отдаваемого воздухом и воспринимаемого водой, представить в виде:

С другой стороны, элементарные балансы тепла можно выразить через действительные коэффициенты тепло- и влагообмена

где

tw — температура поверхности воды;

Iw — энтальпия воздуха на границе воздух — вода; F —-истинная поверхность тепло- и массообмена.

После решения уравнений (1.36) и (1.37) совместно с

(1.34) и (1.35) получим

28

Интегрируя (1.38) и (1.39) по всей поверхности тепло- и массообмена от начального состояния 1 до конечного состоя­ ния 2, имеем:

Обработка результатов опытов сводится к установлению функциональных связей между числами единиц переноса и факторами, определяющими протекание процессов тепло- и массообмена. Для оценки величины отклонения реального процесса от идеального Е. В. Стефановым предложен так на­ зываемый критерий совершенства процесса

Как видно из выражений (1.40) и (1.41), число единиц пе­ реноса тепла является безразмерной характеристикой тепло­ обменника с точки зрения возможностей теплопередачи. В ра­ боте [96] указано на преимущества расчетов с использовани­ ем NTU рекуперативных теплообменных аппаратов. Эти пре­ имущества состоят в уменьшении числа зависимых перемен­ ных, сокращении трудоемкости расчетов и в упрощении тех­ ники вычислений. Применительно к расчетам тепло- и массо­ обмена в камерах орошения указанные преимущества оказы­ ваются еще более значительными, так как в этом случае не­ известными величинами являются и поверхность переноса и коэффициент теплообмена. Поэтому сгруппирование данных величин в один безразмерный параметр представляется обос­ нованным и целесообразным, тем более, что значения NTUhh NTU легко определяются из опытов.

Достоинства методики расчета с помощью чисел единиц переноса явного и полного тепла позволяют использовать эту методику как для теоретического анализа, так и при обработ­ ке экспериментальных данных.

29