Сборник задач и примеров расчёта по теплопередаче М.М. Михалова (1013671), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Ответ: а„„„=2,67 ° 104 вт)мз ° град; а„р„рр - — 2,22 ° 104 вт)мз ° град РАЗДЕЛ 1У Данный раздел включает задачи по расчету процесса тсплоотдачи при изменении агрегатного состояния среды. Г1ри охлаждении пара на поверхности какого-либо тела в зависимости от состояния поверхности возможна пленочная или капельная конденсации. Капельпая конденсация возникает на несмачиваемых поверхностях. В теплообменных аппаратах поверхности охлаждения обычно смачиваются и на них возникает преимущественно пленочная конденсация. Исключение составляют конденсаторы ртутного пара, в которых происходит капельная конденсация.
Основные расчетные уравнения. Теплоотдача при конденсации Образование пленки конденсата на вертикальной поверхности представлено на рис. (4 — 1). Очевидно, что чем толще пленка жидкости, тем меньше значение коэффициента теплоотдачи. В расчетах принимают температуру пленки конденсата со стороны пара равной температуре насьнпешюго пара Г,, а температуру пленки на границе с поверхностью тела равной тем- о с пературе поверхности Г„о То~да ве.,и~ива удель ного теплового потока определится по уран- дс„,',т, „ослртяк,львов нению поверхности Ч=а(Г,- — Г,о). (4 — 1) Для определения среднего для всей поверхности значения коэффициента теплоотдачи а может быть использовано критериальное уравнение вида: (4 — 2) Уи,„=- В (ба,„Рг,„К)", где: К вЂ” критерий фазового превращения, равный К= --- ' с (1',— г„1 Г,— температура конденсации; г — скрытая теплота испарения, соответствующая температуре конденсации; с -теплоемкость конденсата, соответствующая средней температуре пленки: )л+ Г„ л 2 Значения В и и зависят от значения произведения (йа„, Рг„,К).
При (Ва Рг„К)<10)з В=1,15 и= —; при(ба Рг К)) 10"'В- — -0068 п =- — . При конденсации пара на горизонтальной трубе может быть использовано крите риальное уравнение (4- -2), при этом В = 0,72, и = 0,25. Таким образом, для горизонтальной трубы критернальное уравнение имеет внд: Хи,ч =-0,72 ( СтажРг„„К) "'-"'. (4 — 4) В уравнениях (4. -2) и (4 — 4) определяющей температурой является средняя температура пленки конденсата й, определяющим размером для горизонтальных труб является диаметр 1=д, для вертикальных труб их высота (=й, Обычно для определения среднего значения коэффициента тсплоотдачи для горизонтальной трубы пользуются формулой (4 — 5), полученной из уравнения (4 — 4): 4 (4 — 5) где значения р, Х. н )) определя)отса по температуре (о„а значение г — по температуре г,.
Формулы (4 — 2), (4 — 4) и (4 — 5), полученные для конденсации насыщенных паров, могут быть использованы для конденсапии перегретого пара; в этом случае вместо теплоты конденсации г следует подставлять вс.тнчпну г'. г' =- г — ', Ср (1, — 1,), (4 — б) где Ср — средняя теплоемкость г)ерегретого пара при заданном давлении, )н — темпеРатУРа пеРегРстого паРа в оС. Теплоотдача прн конденсации на горизонтальном пучке труб Если конденсатор выполнен в виде пучка труб, то величина теплового по)ока определяется по формуле бх = поту оРттуч. (14" т о), (4 — 7) где онуч. — среднее значение коэффициента теплоотдачи всего пучка труб, Рнс.
4 — 2 Конденсация пара на горнзонтальных пучках труб прн пх раз.чнчпом расположении: л) норндорноо рлсположсннс; б) ~лллматноо расоолол ение; н) расположение с ааноьноднсашнм стоном конденсата то /У дз ,Я ср +ат а тг тб гса Рис. 4 в 3. Значение коэффициента е при конденсации пара на горизонтальных пучках труб с их различным расположе. пнси: а) р,споаохсснне по схеме ас б1 расположение по схеме б»; а] расположение по схеме е .
другой части их поверхности образуется пленка небольшой толщины. Поэтому прн расположении труб по схеме «в» средний коэффициент тепло- отдачи всего пучка будет больше. Для первого (верхнего) ряда труб значение а определяется по формуле (4 — 5), для рядов труб, расположенных ниже, полученное значение и множится на поправочный коэффициент к„. Значение е„зависит от расположения труб и номера ряда, отсчитываемого сверху. Для различных расположений труб в пучке, показанных на рис.
4 — 2, значения еп определяются по кривым, представленным на рис. 4 — 3. Среднее значение коэффициента теплоотдачи всего пучка, состоящего из т рядов, вычисляется по формуле: т а хт Ппун. Сс! (4 — 8) где а — коэффициент теплоотдачи первого (верхнего) ряда труб, т— число рядов по вертикали, е; — поправочный коэффициент для каждого ряда, отсчитываемого сверху. Теплоотдача при кипении Различают два основных режима кипения — пузырчатый и пленочный. При пузырчатом кипении пар образуется в виде отдельных пузырьков на некоторых местах поверхности нагрева, при пленочном кипении масса жидкости отделена от поверхности нагрева слоем пара. Гит, — поверхность нагрева всего пучка труб.
Значение а„,,„. в значительной мере зависит от расположения рядов в пучке, так как теплоотдача нижележащих рядов труб понижается, вследствие увеличения толщины пленки кснденсата, стекающего с верхних труб. На рис. (4 — 2) показана конденсация пара на пучках горизонтальных ' труб при их различном расположении. При расположении труб по схеме .в» в рядах, расположенных ниже первого, большая толщина пленки конденсата имеет место только иа некоторой части поверхности труб, на Величина теплового потока, при котором происходит пепеход одного режима кипения в другой, называется критической тепловой нагрузкой и обозначается арр.
Теплообмен при пузырчатом кипении протекает значительно более интенсивно, чем при пленочном. Явление пузырчатого кипенна па практике встречается очень часто. Однако имеющиеся в литературе данные разных авторов по расчету процесса теплообмена при пузырчатом кипении несколько отличаются друг от друга. Основные расчетные уравнения При пузырчатом кипении на поверхности нагрева, находящейся в большом объемежндкостирекомендуются следующие уравнения: для определения коэффициента теплоотдачи'.
1 1 Зо о 10,76 О,У а.= 6,9.10 о(- ~"-';,1 ( Р— 1 .— — ~ — - — ккал(м- 'час.град, и ' 5 оло ~оо гр З7 (4 -9) для определения критической тепловой нагрузки: ~э ! 1 а„р, = —. 1,7.10' — — — — —," —;- —. ' — ккал(,яо час, (Р' — Р") '(Р" г ~'5)' (4 — 1О) Рпоа о гд е: р' — плотность жидкости, р" -- плотность пара при температуре насыщения, о — коэффициент поверхностного натяжения жидкости, С вЂ” теплоемкость жидкол фазы.
Определяющей температурой для выбора физических параметров жидкости и пара является температура г,. В формулах (4--9) н (4 — 10) размерности физических величин выражены в кг, м, час, ккал, вели- чина (л в кг сгк7м'. Для выражения а и д в вт,'мо град и вт;мо значе- ния этих величин, полученные из формул (4- 9) и (4 — 10), следует ум- ножить на 1,163. Для воды при даьлении от Р =- 0,2 атм (1,96 н(см'-) до Р = 100 атм (980 н(смо) значение а моягет быть вычислено по фор- мулам: а =- 3до 7Роло кка.л(м'Час град (4 — 11) а = 39 И~тР~" 'ккал(мочас град, (4 — 12) 7Р где Р -- давление в атм; Л( =- 1„. — г„,.
При пузырчатом кипении жидкости в трубе различают две зоны: первая — от начала обогрева до сечения, в котором степка трубы достигает температуры насыщения; она рассчитывается по уравнениям, приведенным в П1 разделе. Вторая зона является зоной кипения; для ее приближенного расчета используются формулы 4 — 9 и 4 — 12. Задача № 4 — 1. Определить, какое количество сухого насыщенного водяного пара может сконденсироваться на горизонтальной трубке диаметром с(=.20 лчм, длиной 6=0,5 м при давлении пара р= 1,96 н)см' и температуре стенки трубы (р"= 25' С.
Р е ш е н и с. Значение коэффициента теплоотдачи для одиночной горизонтальной трубы определяется по формуле (4 — 5). Определяем значения г н (л по таблицам для насыщенного водяного пара [Л вЂ” 131. При Р = 1,96 н(см', 7, =- 60'С, г = 563,3 ккал/кг. Средняя температура жидкой пленки равна, 1, в!се 60+25 42 о С т 2 " 2 Соответствующие этой температуре параметры воды на линии на. сыщения; '.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
