В. П. Исаченко, В.А. Осипова, А. С. Сукомел - Теплопередача (1013600), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Из теории пограничного слоя следует,что нвгрвннчнмй спой при направлении поперечного потока вещества от поверхности раздела фаз (вспарение, сублимация, десорбция, вдув газа через пористую пластину) толщина пограничного слоя унытичивается, а производкые да (ду в д(/ду уменьюаются. Вследствие зтого уменыдается и козффициент теплоотда пт. гав в Вгзщглвглтввхиг Рнс тв-5 Влзя нвнерс нага ввгвнв вся ктв тсвл б При папранленаа поперечного потока вещества к поверхности раздела (конденсация, сарбдия, отсос газа) толщина пограничного слоя уменынается н растут значения производных ды„(дд и д((ду. В результате с ростом плотности поперечного потока массы козффвциент тепло- отдачи увеличввается.
Козффиттиент массоотдачн качественно взвесит ат направления и величины наперечнаго натана массы так же, как а казффнциент тепло- отдачи. Такое влияние поперечного потока вещестяа проявляется как прн ламилариом,так я при турбулентном пограничном слое. Влияние поперечного потока нэ теплоотдачу показано иа рвс. 14-6 (Л. 92, 106). Злесь 1Р=-31/3(э, где 3(э в число Стантона при отсутствии массообмепа (см.
гл. 7); Ь= ()4,/рюе) 1/3(э — фактор пропицаемости, пропэрцпопальиый плотности поперечного потока ва поверхности стенки (раздела фаз) !. ж шо†скорость потопа за пределами пограничного СЛОЯ. Па рис. 14-5 верхняя кривая соответствует процессам отсоса ялн конденсации, иижняя — вдуву или испарению. При Ь ц." 0,1 теплаотдача практвчески ие зависит от поперечного потока вещества.
В заключение отметим, что пра очень интенсивном адуве уравнения 1югоаничного слоя могут ие выполияться. Условием их выполнения мол ет служить неравенство Ь~10. При этом пограничный слой еще сравшпельио тонок. 14-4. тапио- и мАссооамян пэи кондянсАции ИАэА НЗ ПАЭОГАВОВОИ СМКСИ Наличие в паре пекондепсирующего гааа затрудняет доступ пара к поверхности конденсации. В результате скорость конденсации уменьшается.
Будем полагатпч что стенка непроницаема. Ее температура !е ниже температуры основной массы парогазовой смеси (яэ. По степке течет плевка образовавшегося конденсата (рис. 14-6). Общее количество теплоты, передаваемой поверхности пленки, разно: 4 =п(!э !» о )+1, ЬА (14-30) здесь о — «оэффициепт теплоотдачи от парогазовой смеси к пленке иоиЛенсата. Пар. достигший повеРхности раадела фаз, конденсируется. При это выделаетси теплота фазового пеРехоДа г! л — — (!э, „,— 1,,)дь „. Теплота фазового перехода вместе с теплом, переданным канвективной теплоотдачей, переносится к твердой стенке, на которой 4' нахокится кондеаспровавная ,РЫ фаза Перенос теплоты через Рф) двнжушуюся пленку конденсата опрепелиется конвективиым 4 теялообменом, описанным ра- ,(д) 1() нее (гм.
гл. 12). Твердой стев- 1 ке передается и некоторая тяп. лота переохлюкденпя кондеи., ) 1 ( А .41,„ сага относительно !Яеь тая как температура по толшике плен- 1 ' ~ ээя ж кв изменяется от ! „до у (рис. 14-6). Большей частью теплота переохлаждения кои- '1 Х Рэс. 14-6. Расцэелеэеээе эоацеэтрацэв э тевденсатэ невелика и во многих расчетах ею можно ирене аерэтуры прв цоцаеэсацеа цара аз парагвае. бречь.
Тогда при стационар- вой смеси 341 (14-32) Здесь ! вд й,-рд +д, ' Во многих задачах )(ам.к„з Мр((цк, что позволяет пренебречь термическим сопротивзеиием фазового перехода (т. е. полагать ! и„—— =-! „ ). Пренебрегая скачком температур б!е, темнературу поверхности конденсата ! „„мощна рассматривать как температуру насыщения пара прн давлении насыщения р,чр,. Тогда 1 г„— 1, ! (рь, 1 — ! ч % Величины й„пли а„могут быть определены па формулам, приве. денным н гл. 12. Лиффуэнонное термическое сопротивление р,.— г, г,— ! (14-34) (14-36) нам режиме плотность тепловою потока можно считать ненаменной по толщине слоя конденсированной фазы. Пренебрегая переохлажнением конденсата, плотность теплового потока на стенке можно описать следующим уравнением: 4 =.а(1,р — 1,, )+г),ч „.
(14-31) Прн расчете 4, часто используют уравнение ц,=п,м((„р — 1,); здесь и — коэффициент теплаатдачн, отнесенный к разносы! темпера!)р стенки и пара (парогазовой смеси) впали от поверхности «онденсашрв. Коэффициент теплаотлнчн ар является сложной величиной, учитывающей различные термические сопротивления. Суммарное термическое сапротввленне 2)с==!/и, можно расчленить на термнческое сопротивление конденсата Кк, термическое сопротивление фазового перехода Йе н термическое сопротивление подвода теплоты (пара) к поверхности конденсации (днффуанонное термн !еское сопрапреленне) мл. Зтнм термическим сапротнвлырвям соответствуют .ечнературные разности б!и б(е н бгк (рнс.
14-6), причем !. — !.= — 61„+й!э+В!х. Уравнение [14-32) можно записать е саелующем анде! ! — ! -! Дэ.(. (14-33) (14-36) Коэффициент теплоотдачи а должон быть опрелелен с учетом сопутствующего процесса иассообмена (см. 4 14-5). Из уравнения (14-34) следует, что каэффицнент теплоотлачн агч зависит от интенснвпостн взаимосвязанных процессов тепло- и массообмева а парогазовой смеси и в пленке. Для расчета коэффициента а,„ необходимо предварительно определять коэффициент массаатдачи р. Средний каэффнщрепт массаотдачн прн паеночнай и капельной конденсации пара на гарнзонтельной трубе вз паравоздущной смеси, прак- 342 тически неподвижной нв большом удалении от тр)бкн, может быть определен по формуле (Л.
58) (14-37) где Й, — ралиус трубшг (цоверхностн конденсата); )74 в ралиус,при котором берегся концентрация газа на удалении шнн Индекс ннов» соотвстстзует поверхности кпнленсата. Формула (14-37) получена применительно к условиям, когда прн фиксированном значении )(4»)7, параметры парогазовой смеси однородны. Формулой учитываются как стефангм поток, так н свободная ьоинекцив. При Сгг=-дббт„(2)7З)11НЗМЗ8 9=0,66ПЗНД при Вт зый можно принять 9=1 (снободная конвекцня ое влияет).
В формулу (!4-37) поцсгавляются физвческие параметры парогазовой смеси, взятые Р[. Нъ~ь"~ Оо температуре 1 з. Практически важной аадамассообмена прн пленочной конденсации пара вз днижущейгя 4 пароватдушной смеси на горн- 'ЗЧ' зонт.альных одиночных трубах и трубач, собранных в пучок. Теп- 1 ло- и массгютдача прн названных усновиях исследовалнсь в ря- НЗ де работ. 1,1 'РМ Зсг РЗ СНМ Ш Рг В опытах (Л. 9) паровоздушная шгесь поступала к одиночной ЗНРЗ НЗ ХНН 'Г НЕНСН Н Р Г ЗНЗНН ЗНЗ Н Н горизонтальной трубке и пучку м ннчнсз твтаз (Р=.ооз 1О' н Ов-1О' пз) горизонтальных Зруб сверху Давле1ше паровоздушнои смеси у изменялось от 0,0627 до 0,089 й(ПН.
начальное содержание воздуха в водяном паре з„,=узн/р=-.О О! 4-0„56 Получено, что средний хозффгщнент массоотдачи определенного ряла труб прн Не=350 4800 может быть рассчитан по уравненвю (14-38) здесь лля одиночной трубы с=0,47, для первого ряда пучка с=0,53, лля третьего в последующих рядов с~0,82. На рнс. 14-7 формула (14-38) для одиночной трубы сопоставлена 4 опытными данными.
Рйассоотдача существенно снижангся с увелнчевием содержания воздуха в наре. При Ке=40-;350 для труб пятого ряда получена формула Кцн — — 0.529енл н (14-39) Здесь и н формуле (14-38) яв=(р„зг -рч „)19. В формулах (14-38) н (14-39) число Рейнольдса подсчитывается о с серости парогазовой смеси перел трубой нлн рядоы труб, опреде. тя1ошим разл1е(юм янляегся внешний диаметр труб; физические парз- 343 ветры смеси опредгзя>отса по состонпию паровоздушпой смеси перед грубой нлп рядом труб. Коэффициент вяакости смеси подсчитывается по уравнению (> —,,Пы+ >.е'.,з > + О.ь>, где р и р,— соответственно коэффш>веять> динамической вязкости пара и воздуха.
формулы 1!4-38) а (14-39) получены в опытах с шахматным пучком. Попере шый относительный шаг был равен 1,475, продольный!,275. В расчетной прзкппсе этв формулы в первом приближенаи распространяются и на пучки с другими шагами. Прн условинх опытов (Л, 9) количество теплоты, передававшейся от смесИ к поверхноств пленкИ конденсата путем конвектнвной тепло- отдачи, а таьже теп;юга переохлаждения конденсата были весьма малы сравнительно с теплотой фазового перехода, и имв можло пренебречь. Значение гч,э, по которому вволят в расчет р,,„, определяется путем последователыюго приближения. При этом используется уравнение «Рэ=(р е — у, м ) — п,(1 „— Ге). ы-т.
шило- и массоовмвн паи испмеими жидкости в пааогазов>ап сэцР Испарение жидкости со сзоболпой поверхности аызываегся тепловым движением молекул жндкости. Молекулы, обладающие энергией, достаточной для преодоления снл сцепления, вырываются из поверхностного с>юя жидкости в окружающую среду. Часть молекул в реа>льгате столкновения между собой и молекулами газа отражается к поверхности испарения, где вновь происходвт отражение или поглощевие. Другая часть пспущензых молекул молекулярной диффузней и конвекпией распространяется в окружающей среде н окончателыю теряется жидкостью. диалогично коэффициенту конденсации >южно ввести ппнятве коэффициента испарения.
Коэффициент испарения представляет собой отношение числа безвозвратно отлетаюпшх молекул пара к числу пспущенных жндкоспю. Обычно ставят знак равенства между коэффициентами конденсации и испарения и больп>ей частью пренебрегают температурным скачком, исключен нз рассмотрения термическое сопротввлепие фж оного перето. Ла. Давление пара а слое неразреженной парогааовой смеси у поверхности жидкости считают давлевием насыщения при температуре поверхности живности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
