Основы теории теплообмена Кутателадзе С.С. (1013620), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Как видно из рис. 19.7, изменение длины волны обнаруживается только при малых числах ))(/е. 72 Рис, 192. Зависимость безразмерной длины волны от критерия Вебера, рассчитанного по формуле (19.8.12), при конденсации на горизонтальных трубах различных жидкостей оо! оо оу а Оо оу Х О О Б7297О' 2 Х О ББ7227О~ 2 У О Б Б7ЮО7Бэ 2 96 Рис. !9.8. Конденсация неподвижного пара иа пакете горизонтальных труб: ~ — водяной пар (сяыты С. С. Кутателадас); Э вЂ” фрвен-21 (И.
И. Гагояяя, А. ж дорохов, В.И. Сосунов); с) — фреем-12 (янг я Волаяберг); е — водяеой пар (опыты В.П.Исачсвао, А. Ф. Глум. «ова); ° — фрвсн-12 (С. С. Кутателадве, И. И. Гегсвая, ~В. И. Сосунов); луяктвряая линия — рас. чет по формуле (19.8.)П сллошнав лянйя — расчет по формуле (19.4. 10) На рис. 19.8 показаны результаты опытов И. И. Гогонина и А. Р. Дорохова, проведенных под руководством автора, для конденсации паров фреана на коридорном пакете горизонтальных труб. Здесь еще более отчетливо, чем в опытах с вертикальными трубами, обнаруживается существование области теплооб- и/па Б 7ог г з 4 667ву)о-7 г у 4 667оо)ра г Б 4 667ва)о' л4/Бг/аргу/ Рис.
19.9. Влияние скорости течения пара на теплпотдачу при конденсации на горизонтальной трубе разных диаметров (ав — экспериментальные значения коэффициента теплоотдачи неподвижного пара): С)-фреев-21, О=16 мм; л — фрсон-21; О 2,5 мм: и — фреев-!2; О=16 мм: к — аодяяей лап О=19 мм (Л. д. Верман, Ю. А. Туманов); линия — расчет по формуле Фуджи, усхара, Курага 272 иена, квазиавтомодельной относительно числа Рейнольдса пленки конден- сата.
На рис. 19.9 показаны экспериментальные данные С. С. Кутателадзе, И. И. Гогонина и А. Р. Дорохова о влиянии скорости течения пара на тепло- отдачу при ламинарном течении конденсата по горизонтальной трубе. В ка- честве определяюшего критерия взят интерполяционный комплекс Х'Ег!Рг К, предложенный в работе Фуджи, Уэхара, Курата.
Здесь Х= 09(1+ РгК/(р' р. !р р ))!з)!/з !9.9. ПЛЕНОЧНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ НА НИЖНЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ПЛИТЪ| При конденсации пара на нижней поверхности горизонтальной плиты (потолок), достаточно большой по сравнению с отдельными каплями, стекание конденсата происходит путем отрыва от пленки отдельных капель. Поскольку вероятность образования капель статистически одинакова для всех частей плиты, средняя во времени толщина пленки и соответственно коэффициент тепхоотдачи не зависят от протяженности поверхности конденсации. Толшина пленки и размеры отдельных капель определяются соотношением сил поверхностного натяжения и тяжести.
Корень квадратный из этого соотношения имеет размерность длины и является масштабом свободно возникаюших образований конденсата. Таким образом, принципиальный интерес данного процесса заключается в том, что он не зависит от действительных размеров поверхности охлаждения, а связан только с размерами образования новой фазы, определяемыми взаимодействующими в потоке силами. При этом статистический характер процесса образования и отрыва капель приводит к значительным колебаниям величины а около некоторого среднего значения.
С такого рода соотношениями особенно часто приходится сталкиваться при рассмотрении двухфазных систем, в которых одна из фаз сильно диспергирована, в частности, при пузырьковом кипении и капельной конденсации. Для рассматриваемого случая В. Д. Попов нашел экспериментальную зависимость вида Полезно обратить внимание на то, что в данном случае критерий Архимеда представляет собой отношение двух «внутренних> линейных масштабов потока: (19.9.2) 9.!О. ВЛИЯНИЕ ВЛАЖНОСТИ И ПЕРЕГРЕВА ПАРА Если пар обладает влажностью х, то часть влаги будет выпадать вместе с конденсирующимися порциями пара.
Наибольшее количество влаги, могущее выпасть на поверхности пленки конденсата, равно влагосодержанию сконденсировавшегося пара. Количество тепла, выделяющееся при выпадении на поверхности охлаждения 1 кг конденсата (включая влагу пара), равно ~рг, где (1 — х) ( !р ( 1, (19. 10. 1) Следовательно, если для сухого насыщенного пара имеется зависимость а (г), то для влажного пара при прочих равных условиях а а (г (1 — х)1 (19.10.2) ао а (г) Здесь а — коэффициент теплоотдачи при заданном х; а, — то же при х = О. 273 Из формулы (19.10.2) следует, что при ламинарном течении наличие влад.
ности пара несколько ухудшает теплоотдачу, а при турбулентном — не скольн улучшает. Однако это влияние невелико. Так, для ламинарного течение, согласно выражению (19.10.2), (19.102) где дв — массовая скорость конденсации; (/2 = авб — количество тепла, поа водимого к пленке конденсата за счет конвективной теплоотдачи от нескоп. денсированной части перегретого пара.
Изменение коэффициента теплоотда.. чи за счет перегрева определится формулой (19.!0,5) где р = (ув/(/. При ламинарном течении пленки конденсата и медленно движу. щемся паре 1+с 9/г (19.10.6) ао !г 19.11. КАПЕЛЬНАЯ КОНДЕНСАЦНЯ Лля возникновения процесса конденсации необходимо существование цент. ров конденсации, характерный размер которых может быть определен по формуле Томсона: 2от" гр' ('г" — Т ! (19. 1! .1) Вследствие температурного градиента в каплях и микр(ь пленках конденсата возникаег течение с характерной скоростью "' шо =(ХТ/)ь) (дп/дТ), (19.112) определяемой взаимодействнеа термокапиллярной силы и вяз кого трения в конденсате.
Используя величины /!„и п)„можно образовать критерии Нуссельта и Рейнольдса. При соединив к ним критерий Праидтля, характеризующий взаиыо- г г Рис. 19.10 Данные по теплоотдаее при капельноа конденсации водяного пара: Π— Р (0,10 + 0,0) ° 1О' па, Гиви; С)- . =о,аа )о' па,'ногль и др.; в — и = (1,02+ 1,04) ° 1ое Па, Шв в Креяв; оРа Р=О,(2.10)Па,м.н. Лапвгвивн. я. Ков.
федератов 1Р г г()У 10 2 Х 4 Ю Е/ЮУ10м 274 1 » — 1' 1 — х, ао т. е. при х = 10% значение величины а/а, лежит в пределах от 1 до 0,975. Процесс конденсации перегретого пара начинается также при соприкосне. венин с поверхностью, имеющей температуру ниже температуры насыщения. При стационарном процессе конденсации перегретого пара тепловой поток ое ' рез поверхность раздела фаз определится уравнением — Х (дТ/ду),р — — (г+ се б) да + (72, (19. ! 0.4) действие теплового и динамического пограничного слоев, н критерий фазового перехода, получим (1!о=ест„/~; »се=в,й.„/т', Рг=у'/а', К=Г1(сАТ)), (19.11,зу На рнс. !9,10 дана обработка ряда экспериментальных данных нз книги В.
П. Исаченко. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Ананьев Е. П., Бойко Л. Д., Кружилин Г. И. Теплопередача при конденсации пара в горизонтальной трубе.— В кнл 1п1егпа1!опа! Оеуе1ортеп1я !п Неа1 Тгап»1ег. Ргос. !96! — 1962 Неа1 Тгапя1ег Соп1. Р1 2. Хетт тогй, Ашег. Бос. Месй. Епй., 1961. 2. Вопросы теплообчена при изменении агрегатного состояния вещества. Сб. статей. Под общ. ред. С. С. Кутателадзе. М.— Л., Госэнергонздат, 1953. 3. Вопросы теплоотдачи и гидравлики двухфазных сред.
Сб. статей. Под общ. ред. С. С. Кутателадзе. М.— Л., Госэнергоиздат, 1961. 4. Воскресенский К. Д. Расчет теплообмена при пленочной конденсации с учетом зависимости физических свойств конденсата от температуры. М., Изд-во АН СССР, ОТК, 1948. 45. Гогонин И. И., Дорохов А. Р., Сосунов В. И. Теплоотдача при конденсации пара на пучке гладких горизонтальных труб. — «Теплоэнергетика», 19?7, № 4, с 33. 6. Гогоннн И.
И., Дорохов А. Р. Экспериментальное исследование теплообмена прн конденсации дви»кущегося пара фреона-21 на горизонтальных цилиндрах. — «Журн. прикл. механ. и техн. физ.», !976, № 2, с. 133. 7. Исаченко В. П. Механизм и нритериальные уравнения теплоотдачи при капельной конденсации пара. — «Теплоэнергетика», 1962, № 9, с. 81. «8. Исаченко В. П. Теплообмен при конденсации М., «Энергия», !977. 9. Капица П. Л. Волновое течение тонких слоев вязкой жидкости. — «Журн. эксперим.
и теор, физ.», 1948, № 1, с. 3. 1О. Кутателадзе С. С. Теплопередача при конденсации и кипении. М., Машгнз, 1952. 11. Лабунцов Д. А. Теплоотдача при пленочной конденсации чистых паров на вертинальных поверхностях в горизонтальных трубах. — «Теплоэнергетика», 1957, № 7, с. 72. 12. Миропольский 3. Л. Теплоотдача при конденсации пара высокого давления внутри труб. — «Теплоэнергетика», 1962, № 3, с. 79. 13. Черный Г.
Г. Ламннариые движения газа и жидкости в пограничном слое с поверхностью разрыва.— «Изв. АН СССР, ОТН», 1954, № 12, с. 38. !4. Черный Г. Г. Конденсация движущегося пара на плоской поверхности.— «ДАН СССР», 1955, т. 101, № 1, с. 39. 15. Сеял О. Ьаш!паг-111шя сопбепяапоп оп а Па1 р!а1е!п 1Ье аЬзепсе о1 а Ьоду 1огсе.— «Х.
Апк. Ма1Ь. РЬуя.», 1960, Вд 11, Я. 426. 16. Рп!П Т., Вейага И., Кпга1а СЬ. ьаш!паг Гнты!зе сопдепяапоп о1 Повбпй таропг оп а Ьопхоп1а1 су1!пбег.— «!п1егп. Л Неа1 апб Мам Тгапя1ег», 1972, ч. !5, Х 2, р. 235— — 246. 17. Хпзяен %. О1е ОЬегпасЬепйопбепяапоп без тй»аяяегбашр1ез. Тен 1, 11.— «2. '«О!», 1916, Х 27, 5. 541; Х 28, 5. 569. Хлаиа КОНДЕНСАЦИЯ НА СВОБОДНОИ ПОВЕРХНОСТИ ЖИДКОСТИ ИО.!.
ТЕНЛООБМЕН В СВОБОДНО НАДАЮШЕЙ СТРУЕ (20.1А) (20.1.6] 276 В многочисленных теплообменных аппаратах происходит непосредственны соприкосновение пара со струями жидкости. В этом случае повышается сяо. рость конденсации пара и создается возможность знзчительного развития иа. верхности охлаждения путем дробления потока жидкости на отдельные тоикм струи и капли. Одновременно при непосредственном соприкосновении с парок жидкость дегазируется, что особенно важно при подготовке питательной воин паровых котлов и других агрегатов. Теоретическое рассмотрение такой задачи относительно просто в предполо.
женин, что струя жидкости является непрерывной на всем расчетном участке, а влиянием пульсаций, обусловленных взаимодействием сил тяжести, инер- ции и поверхностного натяжения, можно пренебречь. Полученные для зтия условий соотношения справедливы от устья сопла до места начала распада струи на капли. В области дробления струи практически приходится ограничиваться только опытом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
