Перейти к публикации
КДЕ

Нужна помощь в расчете и подборе конденсатора водяного пара

Рекомендованные сообщения

Здравствуйте!

Есть задумка сделать некую паросиловую установку с конденсацией отработанного пара. В качестве конденсатора планируется использовать автомобильный радиатор (может кто-то предложит, что-то лучшее, но такое же доступное). Нужно сконденсировать 35-40 кг пара в час, выходящего из паровой машины с давлением 0,5-1,5атм. При этом пар остается немного (на 20-30 градусов) перегретым, то есть температура пара 100-140 градусов. Температура окружающего воздуха 20 градусов.

Знаний для расчета и подбора у меня явно не хватает, а действовать методом "тыка" очень не хочется, поэтому прошу помощи. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
12.07.2019 в 20:17, КДЕ сказал:

Нужно сконденсировать 35-40 кг пара в час

Тоесть превратить пар в воду с какой то температурой.

12.07.2019 в 20:17, КДЕ сказал:

При этом пар остается немного (на 20-30 градусов) перегретым, то есть температура пара 100-140 градусов.

Тоесть на выходе нужна не вода а пар , он нужен с температурой 120-130 градусов ?

Так что надо ???

 

Изменено пользователем Serji

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
12.07.2019 в 20:17, КДЕ сказал:

Нужно сконденсировать 35-40 кг пара в час, выходящего из паровой машины с давлением 0,5-1,5атм. При этом пар остается немного (на 20-30 градусов) перегретым, то есть температура пара 100-140 градусов.

Это параметры пара на входе в конденсатор. На выходе надо получить воду с температурой на 6-12 градусов ниже температуры насыщенного пара. Для давления в 0,5 атм температура насыщенного пара составляет 80 градусов, соответственно температура воды должна быть около 70 градусов.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Вот просплюсь и сделаю. Бэзвозмэзно, то есть даром. Исходные данные есть, вспомним молодость.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
15.07.2019 в 06:52, КДЕ сказал:

Это параметры пара на входе в конденсатор. На выходе надо получить воду с температурой на 6-12 градусов ниже температуры насыщенного пара. Для давления в 0,5 атм температура насыщенного пара составляет 80 градусов, соответственно температура воды должна быть около 70 градусов.

Так, в чем проблема..

Радиатор- датчик температуры- регулируемый вентилятор обдува....насос обратки

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Я примерно прикинул для простой конденсации без охлаждение 30 кг пара в час нужен радиатор площадью примерно 35 квадратных метров. При этом он должен весьма интенсивно продуваться воздухом расход воздуха примерно 1600 кубометров в час. Я не знаю какой площади у вас автомобильный радиатор но вероятно его и близко не хватет для отведения такого количества тепла особенно ели не применять интенсивную продувку.  причем если радиатор начнет забиваться и обрастать пленками и накипью и покрываться пылью то иго эффективность резко упадет, так что желательно брать с запасом хотя бы 50 квадратных метров.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
8 часов назад, sl217 сказал:

Так, в чем проблема..

Знать хочется радиатор от "Оки" или КАМАЗа нужен

 

8 часов назад, ximmic сказал:

для простой конденсации без охлаждение 30 кг пара в час нужен радиатор площадью примерно 35 квадратных метров.

У меня получилось иначе. Вот пример моих расчетов:

Я не нашел методику расчета поверхностного водяного конденсатора с воздушным охлаждением, за то нашел методику расчета автомобильных радиаторов. У радиатора охлаждения и конденсатора суть в общем-то одна – отнять некое количество тепла. Разница в том, что в автомобильном радиаторе температура падает на 10-20 градусов, а мне надо уменьшить температуру на 30-70 градусов. Но так ли важна эта разница?

В автомобиле средняя температура охлаждающей жидкости около 90 градусов. В моем конденсаторе на входе 100-140 градусов (средняя 120), на выходе – 70. Средняя температура в конденсаторе – 95 градусов. Сопоставимо со средней температурой охлаждающей жидкости в автомобильном радиаторе.  Остается понять какая разница в количестве отнимаемого тепла.

Для определения количество тепла, отводимого от двигателя через систему охлаждения используют формулу: Q= q* Ne

где Ne — эффективная мощность двигателя, кВт; q — количество отводимого тепла, Дж/(кВт·c), принимают q для карбюраторных двигателей 800÷1300

Попробуем посчитать для Жигулей –класики. На них ставились моторы от 1,2л до 1,6л. При этом радиатор по сути оставался одинаковым. Расчет ведется для номинальной мощности и мощности при максимальном крутящем моменте. Бог Фиат его ведает, какая у жигулей номинальная мощность, а при максимальном крутящем моменте у ВАЗ-2101 – 30,2кВт (87,3Нм при 3300об/мин), у ВАЗ-2106 – 38кВт (121Нм при 3000об/мин). Берем среднее значение – 34,1кВт. q берем также среднее для карбюраторных двигателей – 1050. Получаем, что радиатор Жигулей в среднем отводит 35805Дж/с

Теперь считаем, что у нас с количеством отнимаемого тепла при конденсации пара. Так как пар поступает в конденсатор с давлением от 0,5 до 1,5атм и температурой от 100 до 140 градусов, считаем что в среднем он идет с давлением 1атм и температурой 120градусов. По таблицам свойств перегретого пара определяем, что его энтальпия составляет 649кКал/кг. Его надо охладить до воды с температурой 70градусов, энтальпия которой 70кКал/кг, то есть отнять 579кКал/кг. В час надо сконденсировать 40кг пара, т.е. отнять 579х40=23160кКал/ч. Переводим это в Дж/с и получаем 26935Дж/с. Это в 1,33 раза меньше чем количество тепла, отводимое радиатором Жигулей, из чего можно сделать вывод, что его будет вполне достаточно.

Теперь смотрим что у нас с площадью охлаждаемой поверхности. Я не нашел этой характеристики для радиаторов Жигулей поэтому считаем по формуле F=Q/(k * ∆t * φ ), где 

k — коэффициент теплопередачи через стенки радиатора, Вт/(м2град):  Для легковых автомобилей k = 140÷180

φ – коэффициент, учитывающий загрязнение поверхности радиатора, в расчетах принимается равным 0,7…0,8;

Δt – температурный перепад между охлаждающей жидкостью и внешней средой (воздухом), в расчетах принимается Δt=40…45.

Подставляем средние значения и получаем: F=35805/(160*42,5*0,75)= 7м2

Площадь автомобильного радиатора также можно определить по формуле: Fрад=fN, где f — удельная поверхность охлаждения, м2/кВт, для легковых автомобилей 0,14÷0,3

Также подставляем средние значения и получаем: F=0,22*34,1=7,5м2

Если считать, что номинальная мощность двигателя – это его максимальная мощность, то для Жигулей средняя мощность получается 51кВт. Соответственно количество отводимого тепла радиатором 53550Дж/с, что уже почти в 2 раза больше чем при конденсации пара. Площадь радиатора получается в этом случае  10,5 – 11,2 м2

Проверьте есть ли ошибки в моих расчетах и логике.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

берите медный ураловский радиатор и начинайте экспериментировать...

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

По поводу первой части ваших расчетов, вы не учитывает то, что значительная часть тепла уходит с выхлопными газами, а также идет на нагрев двигателя по сути задача радиатор охлаждения не допускать перегрев двигателя но не как не отвести все тепло которое выделилось в результате сгорания. Честно сказать я не в курсе какая именно доля тепла отводиться радиатором у жигулей. Но в данном случае это не столь важно, ваша основная ошибка в расчете в том, что  k = 140÷180 на самом деле это не так он будет примерно равен 15. площадь в этом случае будет равна 75 квадратным метрам.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Радиатор жиги с электро вентилятором штатным -- 10-12 кВт тепла при т.вх. 95 гр.С. Измерял, знаю. Очень сильно зависит от разности температур и расхода воздуха. В разы не увеличить, но процентов 40-60 можно найти. Но, вангую, грабли не там. Пар - не вода. Нужны большие сечения на проход. А при конденсации в такой геометрии, почти наверняка, будут гидроудары с фатальными последствиями для тонюсеньких сот. Посмотрите устройство промышленных конденсаторов: водотрубные (пар омывает охлаждаемые трубы) с большушчим межтрубным пространством.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
55 минут назад, ximmic сказал:

По поводу первой части ваших расчетов, вы не учитывает то, что значительная часть тепла уходит с выхлопными газами, а также идет на нагрев двигателя по сути задача радиатор охлаждения не допускать перегрев двигателя но не как не отвести все тепло которое выделилось в результате сгорания. Честно сказать я не в курсе какая именно доля тепла отводиться радиатором у жигулей. Но в данном случае это не столь важно, ваша основная ошибка в расчете в том, что  k = 140÷180 на самом деле это не так он будет примерно равен 15.

Методику расчета и коэффициенты я не придумывал, а брал из интернета, причем смотрел на  разных ресурсах.  Например https://injzashita.com/raschet-sistemi-oxlajdeniya.html , https://studfiles.net/preview/5333107/page:14/  и других. Диапазон коэффициентов дан везде один и тот же. Он различен для бензиновых и дизельных двигателей, легковых и грузовых авто, тракторов. И, возможно, учитывает уже отведенное тепло с выхлопными газами и т.п.

Я нашел на некоторых ресурсах, продающих автозапчасти показатели теплооотдачи для радиаторов. Для классических Жигулей он составляет 24кВт (или 24000 Дж/с), что не вписывается в приведенную мной ранее формулу. Разве, что для ВАЗ 2101 в режиме максимального крутящего момента, да и то на пределе. Это может объясняться  чудодейственными свойствами жигулевских моторов, но скорее всего тем, что изначально этот радиатор проектировался под фиатовский мотор, который имел немного другую конструкцию (нижний распредвал) и возможно меньшую мощность. А вот радиатор Москвича 412 (2140) имеет теплоотдачу 37,6 кВт (производства Автомаш-радиатор) и 55 кВт  (производства Оренбургский радиатор), что уже вписывается в приведенную мной формулу по теплоотдаче (Q= q* Ne). Я никогда не держал москвичевский радиатор в руках. По картинкам мне казалось, что по размерам он сопоставим с жигулевским (как и двигатели), но разница 24 и 55 кВт -???

2 часа назад, rusl3 сказал:

Радиатор жиги с электро вентилятором штатным -- 10-12 кВт тепла при т.вх. 95 гр.С. Измерял, знаю. Очень сильно зависит от разности температур и расхода воздуха. В разы не увеличить, но процентов 40-60 можно найти. Но, вангую, грабли не там. Пар - не вода. Нужны большие сечения на проход. А при конденсации в такой геометрии, почти наверняка, будут гидроудары с фатальными последствиями для тонюсеньких сот. Посмотрите устройство промышленных конденсаторов: водотрубные (пар омывает охлаждаемые трубы) с большушчим межтрубным пространством.

Измеряли на медных или алюминевых радиаторах? Я предполагаю использовать медные. Причин для возникновения именно гидроудара я не вижу, хотя есть некоторые нюансы: на некоторых кратковременных режимах давление выхлопа может быть быть до 7атм. Но между конденсатором и паровой машиной будет маслоотделитель, который и примет удар на себя. Что касается промышленных водотрубных конденсаторов, то они расчитаны на работу стационарных или судовых паросиловых установок, мощность которых измеряется даже не сотнями а тысячами (и более) лошадиных сил. На 1Л.с. паросиловая установка потребляет (в зависимости от конструкции и условий работы) от 5 до 16 кг пара, соответственно количество пара там измеряется тоннами. При таком объеме пара применение воздушных конденсаторов не целесообразно. Мне же надо сконденсировать 35-40кг в час. Воздушные конденсаторы активно применялись на паровых автомобилях, выпускавшихся в 10-30 годах прошлого века. Например братьев Добль doble_model_e.thumb.jpg.97b33d7adf7b96d505215a2018e63480.jpgdoble_model_e_1.thumb.jpg.f26ed86d0339ea97c454620f7ec90167.jpg То что мы обычно воспринимаем как радиатор - это и есть конденсатор пара. Правда на этом автомобиле стоял конденсатор сотовой конструкции, обеспечивающий большую охлаждающую поверхность.  sotovyy_radiator.thumb.jpg.e6ced50799f31447ad95286096428e43.jpg  1982698003_post-116285-0990316001427230446_thumb.jpg.2ca96f3c2370e1264352a1c4566f3377.jpg Но были и попроще наподобие обычных автомобильных радиаторов - на автомобилях Стенли и Вайт. При этом мощность паровых автомобилей была от 20 до 82л.с. 

В общем пока получается, что если я правильно посчитал количество отнимаемого тепла для конденсации пара, а продавцы и производители радиаторов не врут (не сильно врут), то радиатора от Жигулей мне хватит для конденсации 35 кг пара, для 40кг понадобится радиатор от Москвича. Кроме этого есть такой нюанс. Автомобильные системы охлаждения, в зависимости от того сообщаются они с атмосферой или нет, бывают закрытые и открытые. Не знаю, есть ли разница в радиаторах или она только в расширительных бычках (точнее в их крышках). Так как мне в конденсаторе нужен вакуум (давление ниже атмосферного), то система должна быть закрытой. Подойдут ли радиаторы от указанных авто еще и по этому показателю?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Ладно уговорили попробую написать вечером, как это все на самом деле считается. PS от материала теплоотдача паровоздушных систем практически не зависит там основной лимитирующей фактор это коэффициент теплоотдачи от металла в воздух. От материала зависит в основном сколько сможет проработать система будет ли коррозия системы или сопрягающихся элементов.  Вот в системах пар жидкость или пар пар материал уже играет заметно большую роль.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
2 минуты назад, ximmic сказал:

От материала зависит в основном сколько сможет проработать система будет ли коррозия системы или сопрягающихся элементов. 

А я с этой точки в первую очередь и смотрю на медные радиаторы.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.


×