В. П. Исаченко, В.А. Осипова, А. С. Сукомел - Теплопередача (1013600), страница 76
Текст из файла (страница 76)
В уравнении (!4-46) в качестве линейного размера принята длина пластшпо вдоль патока, ото штываемая ат начала участка испарения. В качестве апредевяю~цсй температуры выбрана температура смеси вдали от пласттшы; в критерии вводятся параметры смеси. В опытах [Л. 59, 60[ критерий ((м изыенялса ат 1,3.10» до 1,65 1Оо; этому соответствовали изменения скорости и температуры паровоздушчога патона ат 9 да 1!5 м/с и от !2 до !4'С. Средний темцератл рный напор изменялся в опытах от 6 до 60 К.
Коэффициент теалаатдачн огнесен к поверхности пластины Р„ », Объем нар н пластине составлял 407л. Согласно опытным данным [Л, 69, 60) и другим исследованиям коэффициенты тепло- н массоотдачи уменьшаются ао мере увеличения содержания пара в смеси. Лля расчета массоатдэчи в [Л. 60) получено >равнение К вЂ” 2 10-»)( оо — ол -оо (! 4-47) о =! — е = — ' я Р' Р р»л — парцнальнае давление водяных паров у поверхности испарения; р »вЂ парциальнае данвегпгг водяньгх паров вдали от поверхности испарения; р †полн давление паравозд>шной смеси.
Остальные ьрнтер>нл подобия такие же, как и в предыдущих уравнениях. Значение р».» берется нз таблиц водяного пара как давление насьпценив прн Г =1,. Величина »ш изменялась валы~ах от О,ООЖ5 до 0,0166. Как следует нз рассматриваемой рабаты, отношенве Р>гл/Хн» н равл!о постоянной величине н нвляетсл ф>нкцней сПецифичных крнтэрнсн, учитывалаших особенности совместна идущих процессов тепло- и магсоабиена: (7(аг/Ми»~) =0,7яоК. Сопоставление »равнений (14-46) в (14-47) показывает, что а/Р илн а//»л» от скорости нг зависит.
Температура пористой стенки зависит от большого количества различных факторов. Расчет ее следует производшь по уравнению (2-130). Расчет упрощается при аднабатичсскам режнлле испарения. В этом случае температура поверхности испарения мавгет быть подсчитана по уравнению (14-42): г!7» „ Из ранее приведенных уравнений следует, чта -.ге бр=-р,о — р о. 348 Г .ач лжн ЛЧ гох ТЕПЛО- И МАССООБМЕН ПРИ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЯХ чх-ч. асиаеиые сведеиия О химических прееэллцеиивх 11роцессы теплообмепа, сопровождающиеся химическими реакпнями, имеют место в камерах сгорания разлачных двигателей (реахтпв. ных, газовых турбин н др.), в химическом производстве, в МГД установках, прн гиперзвукавых скоростях полета в плотной атмосфере и др)тнх с.ч учаях Химические реакции могут сопровождаться нылелением и.тх погло~лленнем энергии в различных формах — в форме теплоты, электр!лческай энергии нли света, механической энергии н др.
Нами будут рассмотревы только хнмнческне реакции, происходящие с поглощеянем теплоты (эпдотермнческие реакции) нлн с его выделением (экзотермн:юскне реакции). При эвам, как и в случае фазовых переходов первого рода, химические превращения неразрывно связаны с процессом тепло- обмена. Зачастую хнынческне реакции сопровождаются фазовыми изменениями. Химические реакции могут идти как на поверхности тела, так и а жидкой среле, омывающей это тело.
В первом снучае реакшпл назывз. ~отан гете рогеп ям и н, ао втором — го ма ген н ы и и. Вс.чн реакции происходят вдали от тела (вне пределаа пограничного слоя), то онн могут пе сказываться на теплоотдаче н теплаобмен в пограничном слое можно рассчитывать обычныки методами. В противном случае нужно учитывать выцеленне илн поглощение теплоты в пограничном слав нли непасредсгненна на стенке. В дальнейшем прежде всего будут рассмотрены процессы, происходящие в газовых смесях и на омываемых имн стенках. Такой вь1бар объекта рассмотрения объясняется пе только лучшей его нэученностью, на н значительным практвческим интересам к подобным чадачач.
Современная техника характеризуется рослом тепловых нагртзок, скоростей теплоносителей н других параметров. При высоких температурах рабочие процессы могут ншюбежно соправажлатьсн химическими превращениями. Так, например, как уже упоминалось н Е !1-3, прн гнперзвуковых скоростнх полета вследствие аэролинамического нагаева воздух может иметь нысокую температуру, прн которой пожег происходить и сущестненнан ионичаяия воздуха'. На рис.
!б-1 показаны области основных химических реакппй в высакотемпературпом воздухе в завнсиыосхн ат давления н температуры. В ряде случаев упомянутые эффекты метут нмагь место прн сравнительно ниэкнх температчрат. Нэоестна, па эффективная тепзопрозоднасть двуокиси азота НОа в интервале температур от О до !Тб С очень высока. Этот эффект является следствием обратимой реакции 2И(рлвмштОл. Раановеснан смесь арн температурах свыше 1йб'С содержит преимущественно ИО, а прп течпературах ченыпе б'С вЂ” преимугпестперша НзОл. Необычно высохни кажупгаяся тепзопроводность дчуокиси азота является следствием того, чта молекулы днффунднруют из аысояотемпературных в аизкатеьшературные области, где онн рекомбииируют, освобождая соответствующую теплоту реакции. ' Поскольку ванаэарлпааннэ аа авлнетса п!аволгахач элычрачестаз, аотллшхао поаэлеане залетных элеьтранашзтзмх патей н са .
Рассчотриз! некоторыЕ положения тер мохи мин, представляюШие интерес для иаучаемых нами проиессов. Как следует гю первого закона термодинамики, если реакцвя идет при постояниых давлениях н теипературе, теплота химической нз и,! з,зз! з,им и 3 з и и и м и и Рис !Ец Области Зезмом диссецизизи и иониззиии зоздтхз з зззисзиости ат даю!е- ния и те иерзтуры реакции ЬН б1дет равна разноств энтальпий вачального и навечного состояний (при этом предполагается, что совершавши только работа расширения) и не зависнт от пути процесса! дз , м=Н -Н,=ЬН.
(!5-1) здесь Л„ В, — химические символы соответственно реагентов и продуктов реакции (например, С, Оз, СОт и т. п.); о, и Ь, — стетиометрнческне коэффициенты, представляющие собой соответственно число молей реагентов и продуктов реакции; Нз* и Нз.— молярные эятальпии реагентов и продуктов реакции. йбб В дальнейшеч будем иолагатгч что рассматриваемые реакции идтт при постаянноы давлении смеси (что обычно выполняется длн пропессоз тепло- н чассообчепз) и при постоянной температуре (что выполняется для локальных значений при стационарном режиме) Тогда для любой химической реакции, описываемой стеюзометричсским ураннеиием вада ~,' «,Л, = ~,.' Ь,Вм =! —... ! зеплота,ниической реакции, равная по абсолютной величине выделенному количеству теплоть! ЬН, Дж/хмель, кэитому с обратным знаком, ыожет быть выражена уравнением — ЬН-.= ~!ШН, —,"у Ь.На! =! .=! Если реакция является эндотермической, то теплотагреакции счтггвется положительной; при выделении теплоты — отрицательной.
Такая система знаков теплот реащтнй называется термодинамической; иногда используется обратная система знаков (илн записей реакций), называемая термохимической. Теплота химической реакции зависит от температуры, прн которой протекает процесс, олнако длн большей части химических реакций эта завнсиность слаба. В тех случаях, когда в результате реакция число и тнп молекул не меняются, изменение теплоты реаюпги особенно ча.то. Обычно в сирано шиках приводяпя стандартные значения теплот реакций (прн 0,09806 /бПа и 298,15 К). Буден в дальнейшем полагать, что теплота химической реакция постоянна, т. е.
не Нчменяетпя в конкрегьом процессе теплообнена лля конкретных реакднй. В тернохимических расчетах используется понятие те п лоты образования. Теплота образованна прсдсгавляет собой теплоту химической реакпии при образовании данного вещества (какого-то ьомпояента сыски) из исходных простых веществ.
Для значительного количества компонентов реакция образовании из простых веществ на арактике не может быть осуществлена и теплоту образованна рассчатривают в общем случае как вспомогательную величину, нграющ)ю ван,- н)ю роль при расчетах теплот хиьтческнх реакций. Теплоты образоиаяпя болыного количества химических веществ приводятся в сирано ь никах. В задачах с хямическвмн превращениями используется зптазьпия, ь которую включается теплота образования данного компонента ит исходных веществ. Полная удельная энтальпия /-го компонента й,= ~ск/Т+й о где йз, — удельная теплота обрааоваиня 1-го компонента, Дж/кг /. Величипа йз„тзк же как и теплота химической реакции ййй может быть как положительной, так в отрицательной.
Если прв образовании г-го компонента тепловая энергии подводится, то /й, мб; если отвалится, то йа,(0. В тех случаях, когда наряду с химическими реакциямн происходят н фазовые превращевия, энтазьпия должна учитывать и теплоту фазовых переходов.
Для смеси газов энтальпия Ь определяется по правилу ахзнтявносгн: (15-3) й=- ~лцйь где ш=р./р — относительная массовая конпентрзция того нампонента смеси; рг — массовая кояпентрацня 1-го компонента смеси, кг/мз; р— плотность смеси, кг/ид Отвесам теплоту химической реаыщи, определяемую уравнением (15-1), к единице массы реагентов нли продуктов реакшоь?1а определению На й л, М Нз з,= И!„ где Мз и Мз — молекулярные массы веществ Лг и Вб й измеряется в Дж/кг Яп а й — в Дж/ьг Вг. Тогда нз уравнения (15-1) следует, что величина удельного тепловыделения определяетсв следующими уравнениями! у !=. ! я'ч !=-2 =! «=! !=з (15-4) (15-5) Тепле- и массообмен зависят ие толька ат теплоты хнззическнх превращений, ва и от скорости прохождения последних.
Скоростью химической реакции вазываетсв количество молелул данного сорта, реагирующих в еднввцу времени. Чтобы нажив было сравнгпь скорости различных реакннй, кх обычно определяют как числа молекул ялв молей данного вещества, реагирующих в единицу времени в единице объема фазы в случае гомогенной реакции итш па единице повсрхности раздела фзз в сл)чае гетерогенной реакции. Рассмотрим кратко некоторые полоз!ения химической кинетикин. Под кинетикой реакции понимают зависимость скорости реакции от коннентрацян реагентов, температуры а некоторых других факторов. Реакции мог) т быть как простыми, так н сложяыми.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
