В. П. Исаченко, В.А. Осипова, А. С. Сукомел - Теплопередача (1013600), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Если вдали от жццксстн газ не насыщен паром„ то возникает поток вещее>ва, всегда направленный от поверхности испарения. Поток тепла прн этои может быть направлен как от жнлкостн к газу, так в от газа к жидкости. Направление теплового потока будет зависеть от того.
больше илн меньше температура поверхности испарения 1 , теь>пера- туры парогазовой смеси 1 На испаренве жидкости затрачивается теплота в количестве г), „. Вт/и", где г — удельная теплота фазового перехода. Если к жидкости подводится меньше тепла, чем затрачивается на испарезне. то пронсход ш охлаждение жидкости, если больше — жидкость нагревается. 344 В сл)час стационарного процесса нсзгарения с поверхности стекающеи пленлн, когда Г„>Г„, (но кипение не ороисхолнт) н Гччь>тот, расчет можно производить по методике, изложеяиой в предыдущеы параграфе. Конечно, цри этом саответствующим образом необходиыо учесть пзл~ененве навравленпя теплового потока. Предположим, что происходит испарение определенного объема жидкости из открытого сосуда. Стешги сосуда теплоизолкроваиы.
Слой жидкости тонок; в результате можно пренебречь изменением температуры по толщине слон. Над жидкостью протекает соток парогазовой сыеси, причем насыщение этого потока паром не происходит, так как ).асход парогазовой смеси велик. В жидкости нет внутренних истошнков теплоты,и ыожно пренебречь лучистым теплообменом. Пусть в начальный момент времени температура жидкости больше температуры парогазовой смеси вдали от жидкости Гч Вследствие теилоотдачи и испарения теьшература жидкости будет понижаться, будет происходить нестацнонарный процесс испарения.
В какой-то моыент времена температуры жидкости н парогааовой смеси станут равнымн. При этом согласно уравнению оч, =п(Г,, †,) теплоотдача прекратится. Однако испарение будет продолжаться, что приведет к дальнейшему понижению температуры жидкости. Ее температура станет меньше температуры парогазовой смеси. Жидкость начнет гюлучать теплот) от парогазовой снеси. По мере понгпкения температуры жидкоСти испаРение ее бУдет замедлЯтьсЯ, так как Рчлчч(гягч«) и АР= =Ро.чч †Рбуд)т уменыпаться. Теплоотдача же будет увелнчивап,ся. Эти изменения буд)т происходить до тех пор, пока при некоторой температуре жидкости не установится днпаыическое равновесие между подволом теплоты конвектввной теплоогдачей и отводом тепла путем испа ния н последующей диффузии. Г альнейшее вспаревие жидкости будет происходить при Гяо =Г за счет теплоты, получаемой теплоотдачей от парогазовой смеси.
Температура г является тем пределоы, ниже которого нельзя охлаждат~ жидкость. Прн этом а (1 — (и) =- Фг (Рчлч — Рач) . Процесс испарения, при котором ися теплота, переданная от парогазовой смеси к жидкости, затрачивается на испарение последней в возвращается к свеон с паром, называют процессом адн а бати чес кого испарения. Температуру Гм называют температурой жилкостн прв адиабатвческом испарении или температурой мокрого термометра. Из уравнения (14-40) следует, что прв адиабатическом испарении (14-4 1) г,— г (14-4л) На практике часто встречаются неадвабатвческие процессы испарения. Рассмотрим стационарный процесс неадпабатпческого испарения жидкости в движущийся над нею парогазовый поток. Течснне происходит в канале, нижняя часть которого залита испаряющейся жидкостью.
345 Пусть теьгг!ература потока на входе равна 1'„,. В процессе течения содержание пара увеличивается за счет испарения жэщкостн. Изменясшя и температура парогазового потока; обозначим температуру на выходе через 1" В общем случае температура 1" „может быть квк опыте, так я меньше 1'„ Испарявшаяся жидкость мшкет восполняться в тпм яге количестве такой же жндкостькь по с лругой температуроа, которую обоз~ вччм через 1', . Тепловая диаграмма рассматриваемого процесса представлена на рис.!4-8.
Прв составлении ляаграммы принято, что 1' <1„ Теплоотдзчей от парогазовой смеси к поверхности жидкости передается теплота 4, , дж/(мэ с) (аа !шаграмме этой величвне соответствуют состэвляк~щие 1,П,ПТ). Теплота рэч, расходуется в общем случае на испарение жилкости (г), „; составляющая 1) н частично моэгет передаватьгя теплопроводностью и канвекцией в жидкую фазу (составляющие П и П1; обозначим эту долю через йм).
Тогда здесь 1, и (д1„/ду) „, — сгютветственно коэффициент теплопроводиости нгидкости и градиент температуры жидности па границе раздела фаз. теплота 4„= --дв(дгэ)дп) „ идет на подогрев поступающей лв испарение жидкости от 1' до 1 =1„, н частична может теряться а окружающук~ сред! через внешние ограждения жидкости. Тогда — 7,(д( .(дн),=1' л,гг (1 — 1в)+рм ((4-44) где 4 — теплопотери в окружающую среду.
Если же 1'.>1ч„, то злак 4 мснясчпя, происходит подтечка тепла к поверхности нспарепня нз жидкоспг. В этом случае испарение происходит не только за счет теплоты, переданной тсплоотдачей от парогазовой смеси, но и за счет теплоты, вносимой жидкостью н поступающей извне через ограждения канала. Учитывая сказанное, лля расчета теплоотдачи нажил попользовать уравнение 4 „=П(1,— 1 „) =Г1 Ш),. (1, -1' ) тпйт. 1!4-48) здесь зная плюс берншя в случае 1' (1 „, знак минус — при 1'„,>1 „.
Испарение может праисхолнть и из пористой пластины, разделяющей парогвзовую п жидкую српчы. распределение температур по толщине такой пористой стеню! было получена в й 2-!2. В случае нспаревня нв пористой стенки "'М гпс ! эквивалентный «оэффвцнспт тсплопрпэодвпстп порнстой стенки и заполняющей ее жндкосги", 1 — температура пористой стенки. Уравнение (!4-45) может быть использовано н при нспаренви па пористой стенки. (Тонере шый поток пара, направленный от пбверхности, изменяет поля температур н скоростей.
что принодит к изиеневню янтенсненпсти теплоотдачи. Как было сказани ранее, теоретические работы показывают, по прн испарении, сублимации, адуве вещества через пористую стенку толщина теплового и гидродинамического пограничных слоев 346 йп «3 уьеличивагт*я; прп этом температурный градиент иа поверхности испарения уменьшается. а следовательно, уменьшается и коэффициент теплоотдачи. Уменьшение теплоотдачи тем больше, чем больше плотность попс очного потока пара.
Г оэффидиенты тепло- и массоотдачи зависят от формы и равмсрав ювсрхностн испарения, характера движения парогазовой смеси (свободное пли вынужденное, ламинарное илп турбулентное), физическая свойств жидкости и газа, кош!ентрации компонентов в Парогкзо- э м вой снеси н т. п. гг Процесс осложняется н вследствие других причин. Дли г,э !", примера рассмотрим алиабати- , и ш, ческое испарение нз пористого чя . ~ „ьяг' 494 тела (рис. )4-9). Тепло, идущее на испарение, в общем случае поступает к жидкости непосредственно (Я .) и через скелет по- т ..
г ~, рве!ого тела (Я,). Перенос теплоты Я, будет зависеть от теплоГгРОВОДЯПсиь СВайета СКШИ.'Га. Рве- Рис. Ы-Я Теп. оээя яээгрзиээ прочесса четная поверхность ттплообмена эсээречэз гхпдхасти эзпагэ ь ыз и ох. Ррэ„ (пунптнрная линна на рнс. )4-9) не равна действительной поверхности тсплообмена. соответсгвучощев оисшней границе твердого тела н жндкостн (на рисунке выделена жирной линией). Вто различие будет тем больше, чем ниже уро- вень жидкости.
— ~ыхг В пропсссс испарения жидкости нз пористого тела действительные по!с Ггм„ !Г аерхностн теплообмена н массообмена 7 различны, так как жидкость испаряет- Г Ф .. // ся со сяоси поверхности; зто различие ф',Р ', †, 'у - " ,4' зависит от углубления жилкости. Как ~~;- .,'Н==: ;о',.Р— ,фЯ показано в (уй 381, испарение частично «щет н из очень тонкИх пленок жидко Р !4-з к пс агины эз попвстсго сти, прилегающих к меннску вгледсг~т.зэ вне капиллярных эффектов второго рода. Прн значительном углублении уровня жилкости перенос пара к расчетной поверхности во многом определястся сопротивлеаиелг капилляров.
Если проходные сечения капилляров очень малы, то течение в капиллярах характеризуется закоиачи течения разреженных сред. При испарении со свободной поверхноств большого объема жидкости так!к иаблюдаютгя особенности. Обычно парогазовый поток возмущает поверхностный слой жндности, в результате чего могут иметь место ввлнообразоввние и капельный унес жидкости в газовый поток. Назвюшыс причины существенно затрудниют получение достаточно обпшх зависимостей н зачастую игюпочают возможность сравнения межтт собой опытных данных, полученных в разлн пгых услошгях.
Тецто. и массоотдача при нспаренни воды из металлической порвстой пластины в продольный паровоздушный поток вссдеповалась на кафедре теоретических ос«ов теплотехники МЭИ (Л. 59, 60). Опыты (Л. 59, 60) проведены при услопвях, близких к адиабатическим. Соглас. 347 ча этому исследованию средний коэффициент теплоотдачи при турбулентном пограничном слое может бьггь определен по уран>ге>гик~ Р(пг= 4,55-10 ойе »Кк; 114-46) >де К=-г/сой! — критерий фазового перехода; адесь б/=!» — 1,— температурный напор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
