氨水吸收式制冷機(jī)的基礎(chǔ)理論與設(shè)計(jì)之十一_圖文

1、 將和 蒸 汽 一起 流動(dòng) 程的 進(jìn) 行 , , 形成 兩相 流 , 。 隨著 凝結(jié)過 農(nóng)1 常 數(shù)或 指數(shù) R R e 燕汽 量不 斷 減 少 而 冷 凝液 則相 應(yīng) , 增加 , 汽 液量 之 比 不斷 改 變 。 因而 換熱 過程 比 , 較復(fù) 雜 文獻(xiàn) 6 認(rèn) 為 對(duì) 這 種 情況仍 可 采用 即 < 2 000 l 18 。 一 單 向 流 體在 管 內(nèi)軸 向燕動(dòng)時(shí) 的公 式 Nu 。 合 e > 2 00 0 0 02 4 。 0 8 。 t ” 0 . 搜 = 衛(wèi)進(jìn)絲巴 = 久 . CR e. Pr ” (9 (1 0 其中 只 要根 據(jù) R R e e _ wd N

2、 。 P 拌 范 圍和 流 動(dòng)狀 況 與 dN 。 , 應(yīng) 用 恰 當(dāng) 的常 N u 。 數(shù) c 和 指數(shù) m n 的 特 性直 徑 同 。 中 的 定 義 與 單 相 流體 流 動(dòng) 時(shí) 不 , 值即 可 。 但 和 R e 對(duì) 于 層 流 與 紊流 膜 狀 凝結(jié) , 如 果凝 膜 流 動(dòng) 是 由 于重 力 引起 的 則 d、 。 為 “ 一( ( 專 甕 一 (1 1 d圖 幾 通 過壁 面 傳熱 時(shí) 的溫度 分 布 式中 。 一 一 運(yùn) 動(dòng) 粘度 , n I 2 7 。 顯然 , 密度 歲 這 里 的 特 性 直 徑 純 粹 是流 體 的 物性 參 數(shù) p , 產(chǎn) 動(dòng) 力粘 度 k , k

3、g/ m 。 n z , w t 但具 有 長度 的 量 綱 在大 雷諾 數(shù) 時(shí)(R > 。 e 200 , 液膜 的 流 動(dòng) 主要 由蒸 汽 流 動(dòng) 聽 生 的 剪 切 力驅(qū) 產(chǎn) 動(dòng) , 這 時(shí) 的 特性 直徑 由 液 氣密 度 , p : 和 p v 的 . . 甘 口 . t, e 相 對(duì)值 來 確 定 d 對(duì)。 即 d k j. 了口 、 了幾 , = 0 。 305 F 產(chǎn) 尹 、 1 內(nèi)、 O , 2 、 . 其中 式中 F 一 合 合( + 1 q 一 a 。 壓1 門口 國巴 4 1 U O 1 . t 譏 d 一 一 管子 內(nèi) 徑 1 , m , 壁溫 t , 。 的確

4、定 在 水 平 管內(nèi)冷 凝 的情況 下 和 指數(shù) 值 如 表 式 ( 9 中的 常數(shù) (t 一 , 所示 。 t, 。 一 (b 以 其它 熱液 體或 氣 體 為加 熱介 質(zhì) , 普 。 (t 一 , t, 、 (1 4 熱 液體也 包括 各種 壓 力 下 的熱 水在 內(nèi) 些 熱 介 質(zhì)在 放 出 熱 量 時(shí)沒 有 相 變 , 這 a 、 = a 、 (t 、一 tL 只 有 自身 溫 式 中 各符號(hào) 的 含 義 見 圖 8 時(shí) 都需 知道 壁溫 , 因 為在求 。 a . 和 , 度 的 降低 。 它 們 在 各種不 同 條件 下 的 換 熱系 數(shù) 、 t, , 所 以 是相 互制 約的 t

5、 , 、, 的 計(jì) 算 公 式很 容 易從一 般 傳 熱學(xué) 教 材 或手 冊(cè) 中 壁 溫 不能 任 意選 取 a 。 要 用 試 湊 法 來確 定 一般 查得 , 如 文獻(xiàn) 2 ( 3 傳 熱 系數(shù) 5 等 。 可 以 消掉 式 (1 4 中的 丁 t 并解出 “ 在 以 水 蒸汽 為加熱 介質(zhì) 的發(fā) 生 器 中 加熱 面 的傳 熱 過 程應(yīng) 滿 足 下 列 關(guān) 系 , , 通過 8 t竹二 “ 卜 二 。 十 。 8 。 下 一 人 tL e + a 如圖 所 令 十 a (1 5 a 一 61 一 魏泛 加 熱面 熱 流 密 度 昌 W /m 因 為套 管式所 占空 間 較大 傳熱 系 數(shù)

6、 , W /m , 所 以 都用 于 外回 流 流程中 下應(yīng)用 。 K 盤 管 式通常 在以 濃 溶液為 冷卻介 質(zhì)的 情 況 。 具 有加 熱 蛇 管或 管束 的立 式 或臥 式簽 式 發(fā)生 器(圖 a 、 濃 溶液在 管 內(nèi)通 過 , , 不 會(huì)結(jié) 垢 2 , 無須 2 32 60 26 7 50 14 00 2 300 清洗 , 而 管 外 則 為氨 水 蒸汽 , 。 可 以 采 取內(nèi) 回 所示 , 。 10 17 500 流 3 14 00 14 00 , 直 接布 置 在 塔 頂上 殼 管 式 比 較 緊湊 , 如圖 立 式陳旗式 (圖 2 套 管式 28 00 設(shè) 備制 造 能 大

7、能 小 , , 既 約 105 0 0 t, . 9 30 可用 于 內(nèi) 回 流 也 可 用 于外 回 流 。 因此 采 用 得 最多 這樣 , 。 為便于 清洗 積垢 起 見 , 應(yīng) 使 冷卻 水通 過 , 。 壁溫 a 的 選擇必 需滿 足 式 (1 5 : 。 其 管內(nèi) , 而 氨水 蒸 氣 則 流經(jīng) 管間 所 以 在 布置 成 0 一般 應(yīng)做成 臥 式 如 圖 1 所 示 , 選 擇的 步驟 可為 內(nèi)回 流 萬式時(shí) . t ( 先在 和 . t . > t . t 。 > tL 的 范圍 內(nèi) 選 擇 三 a 。 既 便 于 瞥 內(nèi) 清洗 又 可 降 低塔 身的 高度 , 。

8、 個(gè) 以 上 不 同 的 壁溫 a 、 , , 奮 。, 用 來 分 別計(jì) 算各 個(gè) , 以 空氣 冷 卻 的翅 片 管式 可直 接 置 于 塔 頂 , 值, 。 ( b 再 代 入 式 (1 5 求 得不 同 的 連 成 一 條曲 。 氨水 蒸氣在 管 內(nèi)通 過 機(jī)強(qiáng) 制 冷卻 力 , 。 翅片在 空 氣一 側(cè) , , 用風(fēng) ( 將這 些 點(diǎn)畫 在 圖 上 如圖 9 它可 以 節(jié) 省大 量 冷卻 水 , 。 但投 資 線 所示 , 這 條 曲 線 與4 5 對(duì)角 線 相交 t, 。 費(fèi)一般 較水 冷式 高 2 . 而 且風(fēng)機(jī) 要 消 耗 一定 的 電 之 點(diǎn)的 溫 度 即 為滿足 式 在此

9、壁 溫 下 的 熱 系數(shù) 式 積 2 , a 。 的 壁溫 和 幾 即 為 待 求的 換 , (15 宜 用于 水 源 緊缺的 地 區(qū) 傳熱計(jì) 算 , 再 適 當(dāng)考慮 污垢 系數(shù)后 , 就 可 先后 由 k 在分 凝器 中 不 論 何種型 式 一 側(cè) 都只 有單相 流體 流動(dòng) 較容 易 可 。 , 在冷卻 介質(zhì) (2 F 。 和式 (1 算得 傳 熱系數(shù) 和 傳熱 面 , 換熱 系數(shù)的 計(jì) 算 比 , 只 要 根據(jù)流 動(dòng) 情 況 選擇 適 當(dāng)?shù)?公 式 即 。 常 用型 式發(fā) 生器 的傳熱 系數(shù) 數(shù) 值 范圍如 表 所示 。 但在 氨永 蒸 汽分 凝側(cè)換 熱系數(shù) 的 計(jì)算 情況 尤 其 在水

10、冷的 分 凝器 中 , 則 不相 同 傳 熱過程 所 以求 得 。 中的主 要熱 阻就 在氨 水 蒸 汽 這一 側(cè) , 二 1 . 、 分 凝 器 較 為符合 實(shí)際 的 換熱 系數(shù)就 更 為重 要 了 但是 氨 水蒸 汽 側(cè) 的 換熱 過 程較 復(fù)雜 , 目前 型式 , 對(duì) 這 方面 的 研 究還很 不 夠 文 獻(xiàn) 分凝 器不 僅 供給精 餾過 程所需 , 。 。 7 、 8 前 已 闡明 , 的 回 流液 而且 它還 起著 一 塊 塔板 的 作 用 所 以 在 多 數(shù)氨 水 吸 收 式制冷 機(jī) 中都 設(shè)置 分凝 器 在 選擇分 挽器 的 型 式 時(shí) , 應(yīng) 從 以 下 幾 方面 : 來 考慮

11、 : (1 外回 流 , 型 、 回 流液 人 塔 方式 : ( 2 冷 卻 介質(zhì) 種 類 水 。 內(nèi) 回 流 或是 、 . 部分 人 塔 : 前 西濃 溶液成 空 氣 等, (3 裝 置 容 量 大 : 漏I . l . 萬 目 2 留 多 留呂 呂 錢 匕 I 臼 升一攀 。 尋 產(chǎn) 中型 或小 型 , 迄今 采用 的 型 式 大 致 有 ( 2 盤管 式, l 日 l 卜. 州. 內(nèi) 州曰. . . . . . . . , , 二二 竺竺 二 二 l 、 洲 口 日 二 ( 1 套管 式, ( 3 殼管 式 (列 管式 等 。 ( 4 用 空 氣 冷 卻 的 翅 片 管式 。 l 門 l

12、 0 圖1 1 . 卜 _ 一 正似 匕 一一 互 一 一 淺 l 套 譽(yù)式 一般 用 于小 型 設(shè) 備 冷 卻水 在 內(nèi)管 。 內(nèi) 回流臥式殼管式 分 凝器 2 . 發(fā) 生 器; 5 . 精餾 塔; 3 . 分 凝器 ; 4 . 來 自換 熱 中通過 一 6 2 , 氨水 蒸 汽 及凝 液則 流 經(jīng) 內(nèi)管的 外側(cè) 一 器; 去換熱 器 中指出 分 凝 過程將 根據(jù) 傳 熱面 上壁溫 和 氨冷 凝溫 度 之 間的 溫 差不 同 而 分 為兩 種 極 限情 況 第一 種 情況 是 溫 度 為低 , 。 , 三 1 . 、 溶液 熱 交換 器 , . 由于 冷 卻 介質(zhì) 的 溫 度 比 較低 ,

13、, 所 以傳 熱面 上的 壁 溫 較 在 給 定壓 力下 氨的 冷 凝 型式 在 此情況下 、 分 凝包 含 了 這 樣 一 些 、 溶 液熱 交換 器的作 用 是 節(jié)能 的 目的 。 利 用 塔 底 排 出的 , 過程 凝 、 : 過熱 氨蒸 氣 的 冷卻 。 飽 和 氨 蒸汽 的冷 高 溫 稀 溶 液 的 余 熱去 預(yù)熱 人 塔 的 濃 溶液 達(dá)到 : 水 蒸 汽的 冷 凝 , 凝 結(jié) 水 吸 收 氨蒸 汽 和兩 種 。 由此可 見它 具有 這 樣 的 特 點(diǎn) , 液 體 的互 溶 主要 作 用 9 2 ow 其 中以 氨 蒸 汽 的 冷 凝 對(duì) 換 熱 起 最 因而 在 2 , ( 1

14、參加 換 熱的 雙 方同 屬單相 的 液 體 ( 數(shù) 少 情況 下 濃 溶 液最 終 有部 分 氣化 性極 其 相 近的 氨 水 溶 液 量 、 它 使 熱過 程 獲 得 顯著 強(qiáng)化 而 且 都 是物 水 冷的 分 凝器 中 總傳 熱 系 數(shù) 可 達(dá) 到 : , 0 3 ; ( 2 兩 種流 體的 質(zhì) ( 3 由于 換 熱時(shí) 沒 有 , /m , , K 。 第二 種 情 況是 冷 卻 介質(zhì) 的溫 度 使 冷 卻 水 串聯(lián) 通 , 流 量非 常接 近 , , 所 相 差的只 是 為 制冷而 在 可 使 傳熱 溫 差 達(dá) , 比較 高 例 如 為 了節(jié) 約 用 水 、 裝 置 中循 環(huán) 的純 氨

15、 量 , 相變 到 較小 的 數(shù)值 。 過冷 凝 器 吸 收 器 后再 進(jìn) 人 分 凝 器 , 這 時(shí)傳 熱 。 所 以 宜 于 制 成 逆流 式 面 的 壁 溫將 較給 定壓 力 下 氨的 冷 凝 溫 度 為高 在 此情 況 下 根 據(jù)上述 特 點(diǎn) 可 以 看 出 , 這種 。 上述 分 凝過 程 中將不 存在 氨蒸 汽 , 換 熱器兩 側(cè) 的 流 道應(yīng) 有 大 體 相 同 的截 面積 而 的冷 凝 , 從而 使 換熱 過程大 大 惡 化 1 Z c O 例 如 當(dāng)水 且 為 保 證適 當(dāng)?shù)?流速 起 見 窄 。 流 通截 面 應(yīng) 較 狹 溫僅 超過 氨冷 凝溫 度 時(shí) 。 , 就 可 使

16、總傳 3 5 熱系數(shù) 降至 7 8 W / m 第 一 種工 況 下 工作 。 , K 實(shí) 際 的 分 凝器 式, 由此 可 以 得 出 器 的型 式有 : , 比 較適 于 制成 溶 液熱交 換 常常 介于這兩 者 之 間工作 , , 即 部分 傳熱 面處 于 (1 套 管 式, 。 (2 螺 旋 板 為 了減 少 向周圍 。 而 另 一 部分 則 在 第種 二 工 況 下 一 ( 3 分節(jié) 式 套 管 式適 用于小 型裝 置 , , , 文獻(xiàn) 8 的作 者 曾對(duì) 三 重 管 式 分 凝 換 熱 器 (參 看 本講 座 之 九 圖 3 在 第 二種 工 況 時(shí) 換熱 過程 作 了 實(shí) 驗(yàn) 研

17、 究 , 環(huán) 境的 散熱 量 內(nèi)管 點(diǎn) , 一 般使 溫 度 較 高 的稀溶 液 通 過 而 濃 溶液 則 在兩 管之 間流 動(dòng) 主要 有 . 并 提 出 了 下 列綜 合 關(guān) 螺 旋板 式 用 作溶 液熱 交 換 器 具 有 許 多優(yōu) : 系式 N u = 0 159 R . ( 1 傳熱 系數(shù) 高 1 倍 以上 。 1。m , , , k 值 可 較殼 , e 。 H 毒 , , (1 6 , 管 式提 高 。 5 積和 體積 靠 求 , , ( 2 結(jié)構(gòu) 緊湊 /m , , 傳 式 中除各 常 見準(zhǔn) 則數(shù) 外 拜 , 還 引入 了 H 二 , 爪d / k g . 熱面 積 / 體 積可

18、 達(dá) , 減 小 了 占 地面 ; m , G ( 、 。 為橫截 面 上物質(zhì) 流的 質(zhì)量 密 度 , 。 / 這表 明 了 增 大 氨 水 蒸汽 的 流 速 可 提 高 作者 建 議 在 設(shè) 計(jì)時(shí)蒸 汽 流 代 替 以往 所 用 的 , ( 4 結(jié)構(gòu) 可 ( 3 流 動(dòng)阻 力小 ( 5 制造 簡單 在 強(qiáng) 度 上 完 全 能 滿 足 要 。 。 分 凝側(cè) 的 換 熱 系數(shù) 速可 采用 m lm / 。 。 。 4 。 6 . . 適 于大 型 裝置 使 用 分 節(jié) 式也稱 多 套 管式 , , 是 由若 干 個(gè) 小型 殼 , / 。 至 于 第 一 種工況 增大 流 速 對(duì) 傳熱 系 , 管

19、式 組裝 構(gòu) 成 的 在 每個(gè) 殼管式 元件 ( 為 一 稱 以 保證 管 程 和 殼 。 數(shù) 的 影 響 不大 節(jié) 內(nèi) 包 含為 數(shù)不 多的 管 子 分 程 都有 較小 的 流 通 截面 2 當(dāng)冷卻 水 進(jìn) 水溫 度低 于氨 冷凝 溫 度 時(shí) 可 視 制冷 機(jī)容 量大小 凝 器的 傳熱 系 數(shù)可 在 圍內(nèi) 選 用 溫度 , 。 0 5 30 n W /r , K 的 范 選擇 管數(shù)和 節(jié)數(shù) 2 . 。 若 冷卻 介質(zhì) 進(jìn) 口 溫 度已 高于氨 冷 凝 , 則 傳 熱 系數(shù) 要 視氨 氣流 速而 定 . 當(dāng)流 速 通過 , 傳 熱計(jì) 算 因 為 在 溶 液 熱交 換 器 的兩 側(cè) 都 是 單

20、相 液 體 , 在 0 3 m , / S 以 下時(shí) , k 值 只能 達(dá) 到 7 8 3 7 . 而 且 都是 強(qiáng) 制湍 流運(yùn) 動(dòng) , , 所 以 可 分別 就 w /m K; 若 將 流 速增 至 0 ” 。 6m / 。 以 上 則k 值 管 內(nèi) ( 括 套 管式和 分節(jié)式 或 螺 旋 板 通 道內(nèi) 包 的情 況 0 就可 相 應(yīng) 提 高 6 % 選 擇 有關(guān) 準(zhǔn) 則 方 程 或 換熱 系 數(shù)的 計(jì) 算 一 63 一 公式進(jìn) 行計(jì) 算 詳見 文 獻(xiàn) 2 , 、 5 等 , 。 a 4 I a x a, 1 974 , o, a , 沖 . 12 二 . 文獻(xiàn) 7 計(jì)算圖 , 、 9 還

21、針對(duì) 氨水 溶 液 。 制成 了 , 二 ro 幾 B ro : B yPr a 垂 A . B a . , H . s二 e . ea : e - , e 班n e 以 備查 用 K P a T yP H o o a n 皿 e 妞 。幾 a o o r “n 0 Pa X n o . H c o 公e o I PT e 皿a J r e He Pa : Pa 6 eo P6 雙皿 o n a o 盆 , 通常 在用 于 氨水 的套 管 式 熱 交換器 內(nèi) 傳 盆。皿 。雙 刀 n o 侖 班 a 盆 , 口皿a 從 o 刀。及 H 腸 壓a a T e x 雙 皿 雙a 熱系 數(shù) 動(dòng) 。

22、值在 9 3 0 1400w /m , K 范 圍 內(nèi)變 19 79 , 灘 7 . , 5 尾花英朗著 徐 中 權(quán)譯 , 石 油 工業(yè) 出版 社 10 5 1 s , 熱 交換 器 設(shè) 計(jì) 手 冊(cè) , , 第s 、 1 1章 en 。 . , 1 必一 泥a 皿a a 考 文 T o n 幾0 0 獻(xiàn) 6 班ea , r 6 B e ghm u P . J H . ea . t Pu 功P Fu n m d . t 公s , 198 3 , 9 0 92 、 1 11 . . B H , 呻皿 . K, n e 勝H 二 腸 o B o o a r 一 皿x a 1 9 5 7 灘 4 C

23、2 3 2 9 2 德 憊志 聯(lián)邦 共 和 國工 程 師 協(xié) 會(huì) 工 藝 與 化學(xué) 工 程 學(xué) 會(huì) 編 化工 部第 六 設(shè) 計(jì) 院 譯 傳 熱 手 冊(cè) 月o a . , . 皿 皿 , P a 叮即 Pa , . X o 皿。及妞 aa皿 Te x - a 皿e o 班幾 二 n M C 7 B 八從 樸 及a n 仙 P 幾 A 6 c P6 找 o o 壓 a 從e o 萬。幾a a a m ”a從 1 96 6 89 X C 1 腸 娜 M , - , , . 19 0 a e - 8 及 皿 月o n o a P Bo . 幾 . T y Pe 雙毯 叻 T u x B . M , 二

24、 H e e 皿e 兩o “ B a - , , , 皿 K 垂 垂 H 雙 二 二: a e ” 二0 0 , 江a , P n 及 全 T e ”e r ex . 198 3 , P . 36 0 . 。 M a 找 皿皿 r a 二二 二 o o a 兩o , a x 班n a n x n a Po : . X o 月 3 B yP r a 垂 : A B no , 月 a B , T e n “o 0 T 八a ”a 19 74 , B o 皿o a 一 班 皿 a , o r Pa e T a Pa o 了 e : e 皿a . 貝 e益 n 兀 e 甘 e a 掩 11 C . 36 39 , . 9 制 冷 工 程設(shè) 計(jì) 手冊(cè) 編 寫 組 制 冷工 程設(shè) 計(jì)手 冊(cè) . , 皿 B e P性皿 a 腸a 盆 o Py 6 e, X o 二 。及 H 皿、 a T ex - 中 國建 筑工業(yè) 出版社 , 9 8 1 7 密 封系統(tǒng) 材 料 學(xué) 導(dǎo)論 機(jī)械 工 業(yè) 出 版社 B A 玻 , 娜 繃普 蘇 . . 沈錫 華譯 李克 永校 , 大3 開 2 , 23 0 千字 , 2 7 頁 壓 膜裝 0 , , 定價(jià) 8 5 0 , 元 199 哆