氨水吸收式制冷机的基础理论与设计之十一_图文

1、 将和 蒸 汽 一起 流动 程的 进 行 , , 形成 两相 流 , 。 随着 凝结过 农1 常 数或 指数 R R e 燕汽 量不 断 减 少 而 冷 凝液 则相 应 , 增加 , 汽 液量 之 比 不断 改 变 。 因而 换热 过程 比 , 较复 杂 文献 6 认 为 对 这 种 情况仍 可 采用 即 < 2 000 l 18 。 一 单 向 流 体在 管 内轴 向燕动时 的公 式 Nu 。 合 e > 2 00 0 0 02 4 。 0 8 。 t ” 0 . 搜 = 卫进丝巴 = 久 . CR e. Pr ” (9 (1 0 其中 只 要根 据 R R e e _ wd N

2、 。 P 拌 范 围和 流 动状 况 与 dN 。 , 应 用 恰 当 的常 N u 。 数 c 和 指数 m n 的 特 性直 径 同 。 中 的 定 义 与 单 相 流体 流 动 时 不 , 值即 可 。 但 和 R e 对 于 层 流 与 紊流 膜 状 凝结 , 如 果凝 膜 流 动 是 由 于重 力 引起 的 则 d、 。 为 “ 一( ( 专 瓮 一 (1 1 d图 几 通 过壁 面 传热 时 的温度 分 布 式中 。 一 一 运 动 粘度 , n I 2 7 。 显然 , 密度 岁 这 里 的 特 性 直 径 纯 粹 是流 体 的 物性 参 数 p , 产 动 力粘 度 k , k

3、g/ m 。 n z , w t 但具 有 长度 的 量 纲 在大 雷诺 数 时(R > 。 e 200 , 液膜 的 流 动 主要 由蒸 汽 流 动 听 生 的 剪 切 力驱 产 动 , 这 时 的 特性 直径 由 液 气密 度 , p : 和 p v 的 . . 甘 口 . t, e 相 对值 来 确 定 d 对。 即 d k j. 了口 、 了几 , = 0 。 305 F 产 尹 、 1 内、 O , 2 、 . 其中 式中 F 一 合 合( + 1 q 一 a 。 压1 门口 国巴 4 1 U O 1 . t 讥 d 一 一 管子 内 径 1 , m , 壁温 t , 。 的确

4、定 在 水 平 管内冷 凝 的情况 下 和 指数 值 如 表 式 ( 9 中的 常数 (t 一 , 所示 。 t, 。 一 (b 以 其它 热液 体或 气 体 为加 热介 质 , 普 。 (t 一 , t, 、 (1 4 热 液体也 包括 各种 压 力 下 的热 水在 内 些 热 介 质在 放 出 热 量 时没 有 相 变 , 这 a 、 = a 、 (t 、一 tL 只 有 自身 温 式 中 各符号 的 含 义 见 图 8 时 都需 知道 壁温 , 因 为在求 。 a . 和 , 度 的 降低 。 它 们 在 各种不 同 条件 下 的 换 热系 数 、 t, , 所 以 是相 互制 约的 t

5、 , 、, 的 计 算 公 式很 容 易从一 般 传 热学 教 材 或手 册 中 壁 温 不能 任 意选 取 a 。 要 用 试 凑 法 来确 定 一般 查得 , 如 文献 2 ( 3 传 热 系数 5 等 。 可 以 消掉 式 (1 4 中的 丁 t 并解出 “ 在 以 水 蒸汽 为加热 介质 的发 生 器 中 加热 面 的传 热 过 程应 满 足 下 列 关 系 , , 通过 8 t竹二 “ 卜 二 。 十 。 8 。 下 一 人 tL e + a 如图 所 令 十 a (1 5 a 一 61 一 魏泛 加 热面 热 流 密 度 昌 W /m 因 为套 管式所 占空 间 较大 传热 系 数

6、 , W /m , 所 以 都用 于 外回 流 流程中 下应用 。 K 盘 管 式通常 在以 浓 溶液为 冷却介 质的 情 况 。 具 有加 热 蛇 管或 管束 的立 式 或卧 式签 式 发生 器(图 a 、 浓 溶液在 管 内通 过 , , 不 会结 垢 2 , 无须 2 32 60 26 7 50 14 00 2 300 清洗 , 而 管 外 则 为氨 水 蒸汽 , 。 可 以 采 取内 回 所示 , 。 10 17 500 流 3 14 00 14 00 , 直 接布 置 在 塔 顶上 壳 管 式 比 较 紧凑 , 如图 立 式陈旗式 (图 2 套 管式 28 00 设 备制 造 能 大

7、能 小 , , 既 约 105 0 0 t, . 9 30 可用 于 内 回 流 也 可 用 于外 回 流 。 因此 采 用 得 最多 这样 , 。 为便于 清洗 积垢 起 见 , 应 使 冷却 水通 过 , 。 壁温 a 的 选择必 需满 足 式 (1 5 : 。 其 管内 , 而 氨水 蒸 气 则 流经 管间 所 以 在 布置 成 0 一般 应做成 卧 式 如 图 1 所 示 , 选 择的 步骤 可为 内回 流 万式时 . t ( 先在 和 . t . > t . t 。 > tL 的 范围 内 选 择 三 a 。 既 便 于 瞥 内 清洗 又 可 降 低塔 身的 高度 , 。

8、 个 以 上 不 同 的 壁温 a 、 , , 奋 。, 用 来 分 别计 算各 个 , 以 空气 冷 却 的翅 片 管式 可直 接 置 于 塔 顶 , 值, 。 ( b 再 代 入 式 (1 5 求 得不 同 的 连 成 一 条曲 。 氨水 蒸气在 管 内通 过 机强 制 冷却 力 , 。 翅片在 空 气一 侧 , , 用风 ( 将这 些 点画 在 图 上 如图 9 它可 以 节 省大 量 冷却 水 , 。 但投 资 线 所示 , 这 条 曲 线 与4 5 对角 线 相交 t, 。 费一般 较水 冷式 高 2 . 而 且风机 要 消 耗 一定 的 电 之 点的 温 度 即 为满足 式 在此

9、壁 温 下 的 热 系数 式 积 2 , a 。 的 壁温 和 几 即 为 待 求的 换 , (15 宜 用于 水 源 紧缺的 地 区 传热计 算 , 再 适 当考虑 污垢 系数后 , 就 可 先后 由 k 在分 凝器 中 不 论 何种型 式 一 侧 都只 有单相 流体 流动 较容 易 可 。 , 在冷却 介质 (2 F 。 和式 (1 算得 传 热系数 和 传热 面 , 换热 系数的 计 算 比 , 只 要 根据流 动 情 况 选择 适 当的 公 式 即 。 常 用型 式发 生器 的传热 系数 数 值 范围如 表 所示 。 但在 氨永 蒸 汽分 凝侧换 热系数 的 计算 情况 尤 其 在水

10、冷的 分 凝器 中 , 则 不相 同 传 热过程 所 以求 得 。 中的主 要热 阻就 在氨 水 蒸 汽 这一 侧 , 二 1 . 、 分 凝 器 较 为符合 实际 的 换热 系数就 更 为重 要 了 但是 氨 水蒸 汽 侧 的 换热 过 程较 复杂 , 目前 型式 , 对 这 方面 的 研 究还很 不 够 文 献 分凝 器不 仅 供给精 馏过 程所需 , 。 。 7 、 8 前 已 阐明 , 的 回 流液 而且 它还 起着 一 块 塔板 的 作 用 所 以 在 多 数氨 水 吸 收 式制冷 机 中都 设置 分凝 器 在 选择分 挽器 的 型 式 时 , 应 从 以 下 几 方面 : 来 考虑

11、 : (1 外回 流 , 型 、 回 流液 人 塔 方式 : ( 2 冷 却 介质 种 类 水 。 内 回 流 或是 、 . 部分 人 塔 : 前 西浓 溶液成 空 气 等, (3 装 置 容 量 大 : 漏I . l . 万 目 2 留 多 留吕 吕 钱 匕 I 臼 升一攀 。 寻 产 中型 或小 型 , 迄今 采用 的 型 式 大 致 有 ( 2 盘管 式, l 日 l 卜. 州. 内 州曰. . . . . . . . , , 二二 竺竺 二 二 l 、 洲 口 日 二 ( 1 套管 式, ( 3 壳管 式 (列 管式 等 。 ( 4 用 空 气 冷 却 的 翅 片 管式 。 l 门 l

12、 0 图1 1 . 卜 _ 一 正似 匕 一一 互 一 一 浅 l 套 誉式 一般 用 于小 型 设 备 冷 却水 在 内管 。 内 回流卧式壳管式 分 凝器 2 . 发 生 器; 5 . 精馏 塔; 3 . 分 凝器 ; 4 . 来 自换 热 中通过 一 6 2 , 氨水 蒸 汽 及凝 液则 流 经 内管的 外侧 一 器; 去换热 器 中指出 分 凝 过程将 根据 传 热面 上壁温 和 氨冷 凝温 度 之 间的 温 差不 同 而 分 为两 种 极 限情 况 第一 种 情况 是 温 度 为低 , 。 , 三 1 . 、 溶液 热 交换 器 , . 由于 冷 却 介质 的 温 度 比 较低 ,

13、, 所 以传 热面 上的 壁 温 较 在 给 定压 力下 氨的 冷 凝 型式 在 此情况下 、 分 凝包 含 了 这 样 一 些 、 溶 液热 交换 器的作 用 是 节能 的 目的 。 利 用 塔 底 排 出的 , 过程 凝 、 : 过热 氨蒸 气 的 冷却 。 饱 和 氨 蒸汽 的冷 高 温 稀 溶 液 的 余 热去 预热 人 塔 的 浓 溶液 达到 : 水 蒸 汽的 冷 凝 , 凝 结 水 吸 收 氨蒸 汽 和两 种 。 由此可 见它 具有 这 样 的 特 点 , 液 体 的互 溶 主要 作 用 9 2 ow 其 中以 氨 蒸 汽 的 冷 凝 对 换 热 起 最 因而 在 2 , ( 1

14、参加 换 热的 双 方同 属单相 的 液 体 ( 数 少 情况 下 浓 溶 液最 终 有部 分 气化 性极 其 相 近的 氨 水 溶 液 量 、 它 使 热过 程 获 得 显著 强化 而 且 都 是物 水 冷的 分 凝器 中 总传 热 系 数 可 达 到 : , 0 3 ; ( 2 两 种流 体的 质 ( 3 由于 换 热时 没 有 , /m , , K 。 第二 种 情 况是 冷 却 介质 的温 度 使 冷 却 水 串联 通 , 流 量非 常接 近 , , 所 相 差的只 是 为 制冷而 在 可 使 传热 温 差 达 , 比较 高 例 如 为 了节 约 用 水 、 装 置 中循 环 的纯 氨

15、 量 , 相变 到 较小 的 数值 。 过冷 凝 器 吸 收 器 后再 进 人 分 凝 器 , 这 时传 热 。 所 以 宜 于 制 成 逆流 式 面 的 壁 温将 较给 定压 力 下 氨的 冷 凝 温 度 为高 在 此情 况 下 根 据上述 特 点 可 以 看 出 , 这种 。 上述 分 凝过 程 中将不 存在 氨蒸 汽 , 换 热器两 侧 的 流 道应 有 大 体 相 同 的截 面积 而 的冷 凝 , 从而 使 换热 过程大 大 恶 化 1 Z c O 例 如 当水 且 为 保 证适 当的 流速 起 见 窄 。 流 通截 面 应 较 狭 温仅 超过 氨冷 凝温 度 时 。 , 就 可 使

16、总传 3 5 热系数 降至 7 8 W / m 第 一 种工 况 下 工作 。 , K 实 际 的 分 凝器 式, 由此 可 以 得 出 器 的型 式有 : , 比 较适 于 制成 溶 液热交 换 常常 介于这两 者 之 间工作 , , 即 部分 传热 面处 于 (1 套 管 式, 。 (2 螺 旋 板 为 了减 少 向周围 。 而 另 一 部分 则 在 第种 二 工 况 下 一 ( 3 分节 式 套 管 式适 用于小 型装 置 , , , 文献 8 的作 者 曾对 三 重 管 式 分 凝 换 热 器 (参 看 本讲 座 之 九 图 3 在 第 二种 工 况 时 换热 过程 作 了 实 验 研

17、 究 , 环 境的 散热 量 内管 点 , 一 般使 温 度 较 高 的稀溶 液 通 过 而 浓 溶液 则 在两 管之 间流 动 主要 有 . 并 提 出 了 下 列综 合 关 螺 旋板 式 用 作溶 液热 交 换 器 具 有 许 多优 : 系式 N u = 0 159 R . ( 1 传热 系数 高 1 倍 以上 。 1。m , , , k 值 可 较壳 , e 。 H 毒 , , (1 6 , 管 式提 高 。 5 积和 体积 靠 求 , , ( 2 结构 紧凑 /m , , 传 式 中除各 常 见准 则数 外 拜 , 还 引入 了 H 二 , 爪d / k g . 热面 积 / 体 积可

18、 达 , 减 小 了 占 地面 ; m , G ( 、 。 为横截 面 上物质 流的 质量 密 度 , 。 / 这表 明 了 增 大 氨 水 蒸汽 的 流 速 可 提 高 作者 建 议 在 设 计时蒸 汽 流 代 替 以往 所 用 的 , ( 4 结构 可 ( 3 流 动阻 力小 ( 5 制造 简单 在 强 度 上 完 全 能 满 足 要 。 。 分 凝侧 的 换 热 系数 速可 采用 m lm / 。 。 。 4 。 6 . . 适 于大 型 装置 使 用 分 节 式也称 多 套 管式 , , 是 由若 干 个 小型 壳 , / 。 至 于 第 一 种工况 增大 流 速 对 传热 系 , 管

19、式 组装 构 成 的 在 每个 壳管式 元件 ( 为 一 称 以 保证 管 程 和 壳 。 数 的 影 响 不大 节 内 包 含为 数不 多的 管 子 分 程 都有 较小 的 流 通 截面 2 当冷却 水 进 水温 度低 于氨 冷凝 温 度 时 可 视 制冷 机容 量大小 凝 器的 传热 系 数可 在 围内 选 用 温度 , 。 0 5 30 n W /r , K 的 范 选择 管数和 节数 2 . 。 若 冷却 介质 进 口 温 度已 高于氨 冷 凝 , 则 传 热 系数 要 视氨 气流 速而 定 . 当流 速 通过 , 传 热计 算 因 为 在 溶 液 热交 换 器 的两 侧 都 是 单

20、相 液 体 , 在 0 3 m , / S 以 下时 , k 值 只能 达 到 7 8 3 7 . 而 且 都是 强 制湍 流运 动 , , 所 以 可 分别 就 w /m K; 若 将 流 速增 至 0 ” 。 6m / 。 以 上 则k 值 管 内 ( 括 套 管式和 分节式 或 螺 旋 板 通 道内 包 的情 况 0 就可 相 应 提 高 6 % 选 择 有关 准 则 方 程 或 换热 系 数的 计 算 一 63 一 公式进 行计 算 详见 文 献 2 , 、 5 等 , 。 a 4 I a x a, 1 974 , o, a , 冲 . 12 二 . 文献 7 计算图 , 、 9 还

21、针对 氨水 溶 液 。 制成 了 , 二 ro 几 B ro : B yPr a 垂 A . B a . , H . s二 e . ea : e - , e 班n e 以 备查 用 K P a T yP H o o a n 皿 e 妞 。几 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 双皿 o n a o 盆 , 通常 在用 于 氨水 的套 管 式 热 交换器 内 传 盆。皿 。双 刀 n o 仑 班 a 盆 , 口皿a 从 o 刀。及 H 肠 压a a T e x 双 皿 双a 热系 数 动 。

22、值在 9 3 0 1400w /m , K 范 围 内变 19 79 , 滩 7 . , 5 尾花英朗著 徐 中 权译 , 石 油 工业 出版 社 10 5 1 s , 热 交换 器 设 计 手 册 , , 第s 、 1 1章 en 。 . , 1 必一 泥a 皿a a 考 文 T o n 几0 0 献 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 胜H 二 肠 o B o o a r 一 皿x a 1 9 5 7 滩 4 C

23、2 3 2 9 2 德 惫志 联邦 共 和 国工 程 师 协 会 工 艺 与 化学 工 程 学 会 编 化工 部第 六 设 计 院 译 传 热 手 册 月o a . , . 皿 皿 , P a 叮即 Pa , . X o 皿。及妞 aa皿 Te x - a 皿e o 班几 二 n M C 7 B 八从 朴 及a n 仙 P 几 A 6 c P6 找 o o 压 a 从e o 万。几a a a m ”a从 1 96 6 89 X C 1 肠 娜 M , - , , . 19 0 a e - 8 及 皿 月o n o a P Bo . 几 . T y Pe 双毯 叻 T u x B . M , 二

24、 H e e 皿e 两o “ B a - , , , 皿 K 垂 垂 H 双 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 两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 . 贝 e益 n 兀 e 甘 e a 掩 11 C . 36 39 , . 9 制 冷 工 程设 计 手册 编 写 组 制 冷工 程设 计手 册 . , 皿 B e P性皿 a 肠a 盆 o Py 6 e, X o 二 。及 H 皿、 a T ex - 中 国建 筑工业 出版社 , 9 8 1 7 密 封系统 材 料 学 导论 机械 工 业 出 版社 B A 玻 , 娜 绷普 苏 . . 沈锡 华译 李克 永校 , 大3 开 2 , 23 0 千字 , 2 7 页 压 膜装 0 , , 定价 8 5 0 , 元 199 哆