В. П. Исаченко, В.А. Осипова, А. С. Сукомел - Теплопередача (1013600), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Все физические параметры берутся для конденсата. Если давление пара велико и плотность пара соизмерима с плотностью конденсата, в уравнении движения член р л заменяют на 2(р — р ). Эта аамена привалит к тому, что в расчетных уравнениях каи для. турбулентного, так н ддя ламинарного течения пленки вместо числа Галилея Са=-2!аа(та поянлнетсн числа Архимеда Л =-йгл((-ф). В частности (а('А ) (т' /д)п~ в этом случае следует записать так: и вместо Л=-Оаш(Х .4(/гр,) будет: Индексы «ж» и «и» по-прежнему обозначают, что данная величина отнесена соответственно к жндкой и паровой фазе. На графике рис. !2-7 формула (!2-20) сопоставлена с опытными данными. На основе уравнений (12-14) и (12-19) составлена номограмма (рис.
12-9) лля определения срелнего коэффициента теплоотдачи при конденсации водяного пара на вертикальных поверхнактях. Номограыма позволяет найти а, если навестны высота й поверхности теплообмена, температурный напор Ы=(, — 4« и температура насыщения пара. Б.
Горизонтальноз труба Полученные ранее в этом параграфе формулы справедливы при конденсацщг пара на вертикальных плоских стенках. В случае наклонной стенки в исходное уравнение движения вместо 9 необходимо ввести проекцию вектора ускорения силы тяжести на ось Ох: здесь 47 — угол, образованный направлевием силы тяжести и осью иоординат Ох; ось Ох ориентирована по лолу те*<ения пленки. В результате для наклонных стенок получается следующая формула: ач,„„= е,„)' соз р. (12-23) Для криволинейной поверхности, в частности для горизонтального цилиндра, угол ф будет переменной величиной. Учитывая это и принвмая, что б~«, где <( †диаме ируглого цилиндра, Нуссельт получил слелующу<о формулу для расчета среднего по наружной окружности трубы коэффициента тепло- отдачи прн условии ламинарного течения пленки конденсата: рг мз 45 йа, 2 Г 455 Згр< 2 5455 Зрт г 5455 З,,Г 2 5 ар Рис <2.з Гпафнк заа расчета сэехэеге ксээч!хмиеатз теэлсстхач» ппп сзезсчиой хои- ачисааяи зепоавюхзогэ пара иа ееатнтзпыюй псасрхмита.
а д * ° .ю. а —; м-"с! < и д ' кг.с.м в <ор ю. 278 55 лтт Г<5 5<П Лпюргрг ГПП вЂ” Ч Л р* рг и= 0,7Ю < (12.24) Рпс <2-7 Тепхеотаача при пзмю«аоп! г « — <)р хсяхенсаччи чееаавнмиаге пара вэ аептвхалмюй псееэхпссти ппз слежением Формула (!2-24) отличается от < а гнаэнсм и тгрбт еитиси) теч ипи формулы (!2-13) для вертикальной пхеиьз хсвхенсате л-ам <м,э е и> о , стенки тем, что к<оффициент проз-аа !ойм): о- хь й"-тнз <с -' оорцпоиальности вместо 0943 равен "! ' Лм " п~ым< ° 0,728 и в качестве характерного размера виесто й вводится <).
Уравнение (12-24) получено прн тех же удрошающих задачу допущениях, что и формула (12-13). Как было сказано ранее, при К>б и Рг>1 можно не учитывать инерционные силы и коииекп<нный переностеича. Перемепносгь физических параметров конденсата меже~ быть учтена ранее введенным мно- жителем ег; при этом физические параметры конденсата, входнщие е формулу (12-24), выбираются из справочных пособий по температуре насыщения. Для развития волнового течения необходим определенный участок течения протюкеняосгыо в несколько длин волн.
Поэтому на трубах не. больших диаметров волновое течение не успевает развиваться. Поправку следует вноднть только тогда, когда лиаметр трубы удовлетворяет следующему соотношению: Д>20(б(р д) (12-25) Формула (12-24) получена цри условии 1,=сопзг. При де=сопя( коэффициент пропорциональггоеш, равный 0,728, должен быть заменен на 0,093 (Л. 100).
ы.з. шпяоовмен пэм пленочнон конденсации двмншщягося пдвд внятен тээв При конденсации в трубах паровой объем ограничен стенками трубы. Трубы могут быть достаточно длинными и в иих может кондеисироваться большое количество пара. Возникает направленное лвижепие пара. причем скорости последнего могут быть, очень велики (до !00 м/с и более). При этом силы трения на гранипе между паром и конлеисатом могут быть значительными.
1(сли направление движения пара совпалает с направлением течении конденсата под действием сил тяжести, то вследствие трении течение пленки убыстряется, толщина ее уменыпается и коэффициент тепло- отдачи увелячивается. Если направление движения пара противаполозкно направлению течения конденсата, то пленка может замедляться; толщина ее прн этом увеличивается, а теплоотдаче уменьшается. Повышение скорости пара может привести к тому, что пленка будет увлечена паром и частично сорвана с поверхности с~емки. Теплоотдача при этом увеличивается. В зависимости от величин сил тяжести и сил трения можно различать три основных случая: силы тяжести существенно преобладают над динамическим воздействием пара, и последний можно считать практически неподнижным; подобяого рода задачи были рассмотрены в предыдущем параграфе; силы тяжести и силы динамического воздействия пара на пленку соизмеримы; динамическое воздействие пара яа пленку конденсата преобладает цад силами тяжести; при этом конденсат движется, увлекаемый паром, и теплоотдача практически ие зависит от положения трубы в просграиствс.
Конечно. между этими режимами нет реакой границы. При коиленсации в трубах скорость пара не остается постоянной, так как вдоль течения расхпк пара убывает (на возрастает расход конденсата).Накбольшуто величину скоросп пара имеет на входе в трубу. Ее среднее значение на входе может быть достаточно просто вычислено, если в трубу втекает сухой насыщенный пар, который полностью конлеисирустся в ией.
Как следует из соотношения глэ 4( = йьюИ = гба = г Римы е (12-хо) в котором теплота переохлажпеиия конденсата не учитывается, средиия скорость пара на вхоле аъц будет: — 4О 4О =г,.и гг «в 112-2)) здесь И и 1 — внутренний диаметр н длина трубы. По мере конденсации пара часть поперечного сечения трубы запалияется конденсатом, причем срелнне скорости пара и жидкой фазы различны. В расчетах удобно оперировать постоянными изаданнымизначениями скорости. Такой величиной может являться так называемая с к прость циркуляции юч, определяемая следуюшим образом: с ап,„ ю 11 г'' (12.«о) глзлахбгзлюз 3 л у хбгзаюг Р !2.9. Тепле там~а вр«кеваеиетшм «чая«же лара в вези«галь«аа труее; лами«ариев т«чмме алемг««сил««с«т«.
конденсация, в конце учашка ионленсации аксиальная скорость пара будет равна нулю. В то же время расход конденсата адель трубы непрерывно увеличивается и течение конденсата может перейти в турбулентное.При определенных условиях может иметь место и срыв капель с поверхности пленки. Сочетание перечисленных условий делает задачу о теплообмене при конлеисацни нара а трубе очень сложной и затрудаяет строгое и ЮО здесь 6, =6«+6 — суммарный массовый расход пара и ионденсвта. Скорость юч является условной величиной.
Огга равна действительной скорости потока толька в том сечении, где конденсат полностью заполняет поперечное сечение трубы, т. е. где 6, =6 и 6«=0. В зависимости от условий процесса пар может сконленсироваться в трубе как полностью, так и частично.При полной конденсации скорость пара на выходе нз трубы равна нулю н выпар отсутствует. Если труба достаточно длинная и процесс конденсации достаточна интенсивен, то в концевой части трубы все ее сечение может быть заполнено конденсатам.
Течение конденсата и пара может быть как ламинарным, так и турбулентным. Па входе в трубу течение пара «~ожет быть турбулентным. По мере конденсации пара скорость его уменьшается и турбулентиое течение мажет перейти в ламинарное. Если происхолиг полная полное решение. К настоящему времени в этой области имеется миого невыясненных вопросов.
В частности, ве ясны границы различных режимов. Многие исходные положении, используемые в теоретических решениях, недостаточно проверены опытами и т. и. Ввипу этого конкретные свелеиия о рассматриваемом процессе и расчетные рекомеидации, которые в дальнейшем приводятся в иастояпсем параграфе, довольно огравичеиы.
Л а и и и а р п о е т е ч е п и е и л е и ь и к о п д е н с а т а. На 'рис. 12-9 представлеиы результаты проведенного па кафедре ТОТ МЭИ опытнаго исочедовавия теплоотдачи эри ковдевсации насыщенного водяного пара в вертикальной трубе [Л. 631. Вхол пара сверху. График рис. !2-9 показывает зависимость относительных коэффициентов теплоотдачи п,[ш от гле 1[е «=-В «[!иыг Па ~==йдз[ь и; Ве у 9«х/гмм; е — срелпяя в сечепии х скоропь пара.
Фпзаческие параметры пара и конденсата, что соответственно обозначено индексами «п» и «ж», выбирались по температурес яасыщевия. Коэффипиепты теплоотдачв и являются срелиимн ва сравнительно небольших участках трубы. что в первом приближеяии позволяет считать их месгиыии. Зиачеивя ов«вычислялись по формуле для практически неподвижного пара, коядепсирующегося иа вертикальной стенке.
Относительный коэффициент теплгютдачи может быть вычислен по формуле . -г'«н-г»»шг« . 112-Ю) Вид ураввеиия [!2-291 определялгя шоретически при иегсоторых упрощающих предположениях, а постоянные угочвялись по данным опытов с водяным паром примерно атмосферного давления. Числа Вь»« изменялись в опытах от !800 до 1У !0», этому соответствовала скорость пара от 3,6 до 31,6 м[с. Температурный напор изменялся ат 8 до 60 К. При ф(38 расчет можно вести по формулам для пеподвижиого пара Тур Оупен твое течение конденсата. Теплообмен прв турбулентном течеиии пленки конденсата рассматривался в работах [Р!.
10, 91, 121 и дрф В теоретических и экспериментальных исследованиях [Л. !О[ изучалась теплостдача при преобладагощем влиянии сил трения пара. В качесгве основы теоретического исследования была использована авалогия между теплообмеиом и сопротивлепием трения; в результате была получена полуэмпирическая формула, описывагощая местные коэффициенты теплоотдачи: Р 1 и К е э л Р з м / 1 + ( г 1 1 [12.30) l тле х — массовое расходное паросодержаипе в рассматриваемом сечении. Среднее заачение козффициентов тепщютпачи для режима неполной конленсации пара из пароводяной смеси определивши формулой Ки«„=сне~'"Р~~~'--~~/! +х, (~ — 1) + +у/1+ Ф вЂ” 1> )' (12.31) где х, и хз — массовые расходные паросодержания ао входном и выходном сечении рассматриваемого участка трубы: х,=(6 /6, )„и хз= = (6,/6« ) .
Для стальных труб с=0,024, для цепных †с,032 В формулах (12-30) и (12-31) — и и, Хцм= —, 5(п= — ' =!. ' =л.' ичя 40 г! Все физические параметры выбираются. по температуре насыщения. Индексы ж» и «п» но-прежнему обгмначагат, что данная величина язляетси физическим параметром соответственно жидкости и пара. Уравнения (!2.30) и (12-31) получены для общего глучая, когда 1>хг>0 и 1>х«»вО.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
