Hệ số toả nhiệt khi ngưng tụ môi chất trong các thiết bị ngưng tụ rất nhiều dạng và được xác định cụ thể cho từng trường hợp như sau:
* Ngưng tụ trên chùm ống trơn nằm ngang
Ngưng tụ trên chùm ống trơn nằm ngang xảy ra ở bình ngưng ống chùm nằm ngang NH3. Hệ số toả nhiệt khi ngưng trong trường hợp này được tính theo công thức:
α=0,72.Δi.ρ.λ3.gν.θa.dng4.ψ'hα=0,72.Δi.ρ.λ3.gν.θa.dng4.ψ'h size 12{α=0,"72" "." nroot { size 8{4} } { { {Δi "." ρ "." λ rSup { size 8{3} } "." g} over {ν "." θ rSub { size 8{a} } "." d rSub { size 8{ ital "ng"} } } } } "." ψ' rSub { size 8{h} } } {}(6-6)
i – Hiệu entanpi của tác nhân lạnh khi vào ra bình ngưng, J/kg;
- Khối lượng riêng của môi chất lỏng trong bình ngưng, kg/m3;
- Hệ số dẫn nhiệt của môi chất lỏng trong bình ngưng, W/m.K;
- độ nhớt của môi chất lỏng trong bình ngưng, m2/s;
= tk – tw : độ chênh nhiệt độ ngưng tụ và vách ống, ;K
g – Gia tốc trọng trường, m/s2;
dng - Đường kính ngoài của ống trao đổi nhiệt, m;
’h – Hệ số hiệu chỉnh sự thay đổi tốc độ dòng hơi và màng nước từ trên xuống:
ψ'h=nz−0,167ψ'h=nz−0,167 size 12{ψ' rSub { size 8{h} } =n rSub { size 8{z} rSup { size 8{ - 0,"167"} } } } {}(6-7)
nz – Số hàng theo chiều thẳng đứng khi bố trí song song và một nửa số hàng khi bố trí so le.
Nếu chùm ống bố trí so le trong thân trụ thì:
nz=1,393.π.n2.S1S2nz=1,393.π.n2.S1S2 size 12{n rSub { size 8{z} } =1,"393" "." { { sqrt {π "." n} } over {2} } "." { {S rSub { size 8{1} } } over {S rSub { size 8{2} } } } } {}(6-8)
n – Tổng số ống trong bình;
S1 và S2 – Bước ngang và bước đứng, m.
* Ngưng tụ trên chùm ống có cánh nằm ngang
Hệ số toả nhiệt khi ngưng trong trường hợp này được tính:
α=0,72.Δi.ρ.λ3.gν.θa.dng4.ψ'h.ψcα=0,72.Δi.ρ.λ3.gν.θa.dng4.ψ'h.ψc size 12{α=0,"72" "." nroot { size 8{4} } { { {Δi "." ρ "." λ rSup { size 8{3} } "." g} over {ν "." θ rSub { size 8{a} } "." d rSub { size 8{ ital "ng"} } } } } "." ψ' rSub { size 8{h} } "." ψ rSub { size 8{c} } } {}(6-9)
c – Hệ số tính đến điều kiện có cánh
ψC=1,3.Fd.E3/4F.dngh'0,25+FnFψC=1,3.Fd.E3/4F.dngh'0,25+FnF size 12{ψ rSub { size 8{C} } =1,3 "." { {F rSub { size 8{d} } "." E rSup { size 8{3/4} } } over {F} } "." left ( { {d rSub { size 8{ ital "ng"} } } over {h'} } right ) rSup { size 8{0,"25"} } + { {F rSub { size 8{n} } } over {F} } } {}(6-10)
Fd, Fn – Bề mặt đứng và ngang của 1m ống có cánh, m2/m
Fd=π.(D2−d2ng)2.ScFd=π.(D2−d2ng)2.Sc size 12{F rSub { size 8{d} } = { {π "." \( D rSup { size 8{2} } - d rSup { size 8{2} rSub { size 8{ ital "ng"} } } \) } over {2 "." S rSub { size 8{c} } } } } {}(6-11)
và
Fn=π.dng.1−δoSc+π.D.δdScFn=π.dng.1−δoSc+π.D.δdSc size 12{F rSub { size 8{n} } =π "." d rSub { size 8{ ital "ng"} } "." left (1 - { {δ rSub { size 8{o} } } over {S rSub { size 8{c} } } } right )+ { {π "." D "." δ rSub { size 8{d} } } over {S rSub { size 8{c} } } } } {}(6-12)
D, dng - Đường kính đỉnh và chân cánh, m;
Sc – Bước cánh, m;
o, d – Bề dày chân và đỉnh cánh, m;
F = Fd + Fn – Tổng diện tích bề mặt ngoài của ống có cánh, m2/m;
E – Hiệu suất của cánh;
h’ – Chiều cao qui ước của cánh:
h'=π4.D2−d2ngDh'=π4.D2−d2ngD size 12{h'= { {π} over {4} } "." { {D rSup { size 8{2} } - d rSup { size 8{2} rSub { size 8{ ital "ng"} } } } over {D} } } {}, m(6-13)
* Ngưng tụ trên vách đứng và bên ngoài ống đứng
- Tiêu chuẩn Re đối với trường hợp này được xác định như sau:
Re=4.Gμ=4.α.θa.Hr.μRe=4.Gμ=4.α.θa.Hr.μ size 12{"Re"= { {4 "." G} over {μ} } = { {4 "." α "." θ rSub { size 8{a} } "." H} over {r "." μ} } } {}(6-14)
G – Lưu lượng môi chất chảy qua trên một đơn vị bề dày của lớp chất lỏng, kg/m.s;
- Độ nhớt động lực học của tác nhân lạnh lỏng, PaS.
- Khi Re < 1600 Chảy sóng
α=0,943.Δi.ρ.λ3.gν.θa.H4.εvα=0,943.Δi.ρ.λ3.gν.θa.H4.εv size 12{α=0,"943" "." nroot { size 8{4} } { { {Δi "." ρ "." λ rSup { size 8{3} } "." g} over {ν "." θ rSub { size 8{a} } "." H} } } "." ε rSub { size 8{v} } } {}(6-15)
H – Chiều cao bề mặt truyền nhiệt, m
v – Hệ số hiệu chỉnh :
εv=Re40,04εv=Re40,04 size 12{ε rSub { size 8{v} } = left ( { {"Re"} over {4} } right ) rSup { size 8{0,"04"} } } {}(6-16)
- Khi Re > 1600 Chảy rối
α=400.r.μH.θa1+0,625.Pr0,5.H.θa(H.θa)th−14/3α=400.r.μH.θa1+0,625.Pr0,5.H.θa(H.θa)th−14/3 size 12{α="400" "." { {r "." μ} over {H "." θ rSub { size 8{a} } } } left (1+0,"625" "." "Pr" rSup { size 8{0,5} } "." left [ { {H "." θ rSub { size 8{a} } } over { \( H "." θ rSub { size 8{a} } \) rSub { size 8{ ital "th"} } } } - 1 right ] right ) rSup { size 8{4/3} } } {}(6-17)
Các thông số ở công thức trên đây đều được tính ở tK
Tích số (H.)th tới hạn được xác định:
ρ'+ρ} } right ) rSup { size 8{1/3} } } {}ρ'(H.θa)th=2300.r.ρ'.ν5/3g1/3.λ.ρ'+ρ} } right ) rSup { size 8{1/3} } } {}ρ'(H.θa)th=2300.r.ρ'.ν5/3g1/3.λ. size 12{ \( H "." θ rSub { size 8{a} } \) rSub { size 8{ ital "th"} } ="2300" "." { {r "." ρ' "." ν rSup { size 8{5/3} } } over {g rSup { size 8{1/3} } "." λ} } "." left ( { {ρ'} over {ρ'+ρ"} } right ) rSup { size 8{1/3} } } {}(6-18)
* Ngưng tụ bên trong ống đứng và rãnh đứng
Đối với dòng hơi đứng yên có thể sử dụng các công thức giống như khi ngưng bên ngoài ống đứng ở trên. Khi dòng hơi chuyển động thì tuỳ thuộc và giá trị Re” của hơi tác nhân lạnh
- Nếu Re” = 1,2.105 4,5.106
= 0,2. N.(Re”)0,12.(Pr”)-0,33(6-19)
- Nếu Re” = 4,5.106 2,5.107
= 0,246. N.10-3.(Re”)0,55.(Pr”)-0,33(6-20)
Giá trị N xác định theo công thức:
αN=0,943.r.ρ.λ3.gν.θa.H4αN=0,943.r.ρ.λ3.gν.θa.H4 size 12{α rSub { size 8{N} } =0,"943" "." nroot { size 8{4} } { { {r "." ρ "." λ rSup { size 8{3} } "." g} over {ν "." θ rSub { size 8{a} } "." H} } } } {}(6-21)
* Ngưng tụ bên trong ống nằm ngang
Người ta nhận thấy tuỳ thuộc vào tốc độ hơi ” và đường kính trong của ống dtr mà quá trình ngưng tụ của hơi bên trong ống phân thành một trong 3 chế độ: phân lớp, quá độ và vành khăn. Chế độ phân lớp là lỏng chảy ở dưới hơi ở trên, khi tăng tốc độ hơi nó sẽ chuyển qua chế độ quá độ và sau đó chuyển qua chế độ vành khăn, lỏng bao xung quanh và hơi ở giữa ống.
Tiêu chuẩn Re” là cơ sở xác định các chế độ:
ν} } = { {4 . q rSub { size 8{F} } . l} over {r . ρ.ν} } =C . q rSub { size 8{F} } . l} {}Re= { {ω.dtrν} } = { {4 . q rSub { size 8{F} } . l} over {r . ρ.ν} } =C . q rSub { size 8{F} } . l} {}Re= { {ω.dtr size 12{"Re""= { {ω" "." d rSub { size 8{ ital "tr"} } } over {ν"} } = { {4 "." q rSub { size 8{F} } "." l} over {r "." ρ" "." ν"} } =C "." q rSub { size 8{F} } "." l} {}(6-22)
l – Chiều dài ống, m;
Nếu tK = 30oC thì:
Đối với NH3 : C = 0,3 ;
Đối với R12 : C = 2,1;
Đối với R22 : C=1,73
Trong bình ngưng quá trình ngưng tụ trong ống nằm ngang thường là chế độ phân lớp, (Re” < 60.103 ). Khi ngưng tụ NH3 thì :
= 2100.a-0,167.dtr-0,25(6-23)
- Đối với môi chất frêôn ngưng tụ trong ống đồng nằm ngang có thể xác định hệ số toả nhiệt khi ngưng tổng quát với C = 0,72 và l = dtr
αN=0,72.r.ρ.λ3.gν.θa.dtr4αN=0,72.r.ρ.λ3.gν.θa.dtr4 size 12{α rSub { size 8{N} } =0,"72" "." nroot { size 8{4} } { { {r "." ρ "." λ rSup { size 8{3} } "." g} over {ν "." θ rSub { size 8{a} } "." d rSub { size 8{ ital "tr"} } } } } } {}(6-24)
- Nếu ngưng tụ trong ống xoắn nằm ngang thì:
x = N . x(6-25)
x – Hệ số hiệu chỉnh ống xoắn:
x = 0,25.qtr0,15(6-26)
qtr – Mật độ dòng nhiệt đối với bề mặt trong, w/m2
