Теплопередача и гидродинамическое сопротивление Кутателадзе С.С. (1013703), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Бойко: их,0 0.4 О.б „ О,б — = 0,01ЗЗРГ' йс'П' [(1+ Ххбр/ры) + (1+Хзбр/рм)б'5], (11.3.12) где х!, х,— массовые паросодержания в начальном и конечном сечениях трубы. При конденсации в горизонтальной или слабо наклоненной трубе по ее окружности возникает существенная неоднородность теплообмена, связанная с накоплением конденсата в нижней части трубы. При пленочной конденсации чистых паров металлов (Рг'« 1) термическое сопротивление жидкого слоя мало по сравнению с термическим сопротивлением молекулярного потока в окрестности границы раздела фаз.
По Л. А. Лабунцову (!967 г.) У 1,67(г+с"ЬТ)(2мйоТо") — о,ббр (!!.3.13) Ф Ф Р где АТ = Тб — Т,р! АР = Рб — Р,р! Тб, Рб — темпеРатУра и давление пара вне возмущенного пограничного слоя; Т вЂ” Т„ — температура на поверхности гр ст конденсации; р — давление пара, соответствующее температуре насыщения гр Т" = Т ; йо — удельная гаэовзя постоянная. гр' !86 Коэффициент конденсации, определяемый как отношение числа молекул, захватываемых поверхностью жидкости, к общему числу молекул, падающих на поверхность конденсата, изменяется от 0 до 1. В области )-~1 прн определении массового потока следует вводить поправочный множитель !/(!в — 0,4/). По экспериментальным данным для паров калия и натрия ! становится меньше 1 при давлениях выше 500 Па.
Подробнее см. !11.2, 11.3]. Влияние перегрева пара учитывается через эффективное значение теплоты конденсации гнь — — г+слЬТ, (1 !.3.14) — ( — ) = 17,7 ~1 — ( — ) ] (Ьррг'К) , "(1!.3.!5) ось трубы параллельна оси вращения — ( — ) = 21,9 (йр Рг'К вЂ” ) (!!.3.16) где !7, — радиус вращения конца трубы, наиболее удаленного от оси вращения; )7т — то же для конца, ближнего к оси вращения; )7а — радиус вращения оси трубы; 17 — диаметр трубы. При конденсации на плоской поверхности охлаждения, помещенной в зернистый слой с диаметром частиц д, коэффициент теплоотдачи при б'>Зд описывается формулой (В.
Е. Накоряков, Г. С. Сердаков, В. А. Мухин, П. Т. Петрик, 1984 г.) 1)п",=2/Ке', (1!.3.17) где !4п = ад,е/(Л,й); Л,— эффективная теплопроводность затопленного зернистого слоя; й — коэффициент проницаемости этого слоя (см. гл. 9). Пример Рассчитать коэффициент теплоотдачи при конденсации сухого насыщенного водяного пара при давлении ряз0,1 МПа к пластине длиной Л=З м, наклоненной к вектору силы тяжести под углом 8=80' и покрытой слоем песка с порозностью ф=0,4, средний диаметр зерен д=0,5 мм. Плотность теплового потока через поверхность пластины д= 1О' Вт/м'. Физические свойства воды на линии насыщения при данном давлении: г=2,257 !О' Дж/кг; т'=2,94 1Π— ' м'/с; р'=2,82 10-4 Па с; Л'= =0,683 Вт/(м К).
Число Рейнольдса пленки Ф. !04 3 Пег —, = — 47, 1; гр' 2,257 10з 2,82 !О-е 187 где АТ вЂ” разность температур перегретого пара и его температуры пасы. щения при данном давлении. Конденсация на быстро вращающихся трубах (4пйат»й, где 11 — радиус вращения; и — частота вращения, 1г'с) по данным И. И.
Чернобыльского и Г. М. )Пеголева (1949 г.): ось трубы совпадает с радиусом вращения толщину пленки конденсата можно определить, используя '(9.4.3), следующим образом: От Отт~1 4(,» йт р(тз дар йтйбр соз )) где коэффициент проницаемости слои, определенный по табл. 9.6, А=2,?)4 Х10-ы мв. Отсюда б'=8,91 1О-' м)3д, и формулой (11.3.17) можно пользоваться. Эквивалентное число Рейнольдса слоя и эффективную теплопроводность определяем по формулам (946) и (94.9) при А=1,9: 2с! )!е' 2 6 !О з 47,! 3 3(! 7)бт 3.(! 0 4).8 91.10-з Лэ = 1,9 + 0,1.3 1,75= 2,4; Лэ= 2,48 0,683 .= 1,64 Вт!(и К); Р(пз Лэй 2Л Юрасов Р Не' э' 2.! 64.2 7.10-те.9 81,0 173 369 Вт?(мз К). 47,! ° (2,94 10 т)* 1!.4.
КАНЕДЬНАЯ КОНДЕНСАЦИЯ (!!.4.1) Нисон 2(ейбр)О 7" )(юят = З р'Ьгт (1! А.2) Нп = — Ь Л' (! 1.4.3) При конденсации медленно движущегося насыщенного пара, по ряду экспериментальных данных, обработанных В. П. Исаченко, теплоотдача описывается формулами: Рт'> 1, (Ргт К) ) 300, г!п, =3,2.10 ерг' т Ке,зз йеытз)!о,!з.
ьтт — о,, (1! А.4) хон ~ 188 Ни поверхности охлаждения, нв смонивавмод или плохо смачиваемой конденсатом, жидкая фаза возникает и движется в виде спектра капель и микрослоев (Шмидт, Шуриг, Зеллшоп). Характерными собственными масштабами этого процесса являются: радиус зародыша конденсата й,,=йоТ"Т(тр'ЬТ); масштаб гравитационно-капиллярного взаимодействия б, определяющий максимальный отрывной диаметр капли; масштаб скорости циркуляционных токов в каплях, обусловленный термокапиллярной конвекцией и т — — (ЬТ(р')до)дТ.
Этим масштабам соответствуют числа подобия Ра«> 1, (Рг'К) (300, !4п =5 10-а Рг«' 'КыатНегла)то гз а кок' (11.4.5) При капельной конденсации из потока пара, движущегося параллельно по- верхности охлаждения, (Р««К) ) 300, а = 31(Рг«К) — а~т 2оз,з (!1.4.6) р"и"* где 2а=; аа вычисляется по (!1.4.4); подробнее см. [11.2, 1!.3]; р«(амбра«) 3/3 11,5. КОНДЕНСАПИЯ СПОКОЙНОГО ПАРА НА СТРУЯХ аСОБСТВЕННОйа ЖИДКОСТИ При конденсации спокойного (медленно движущегося) пара иа свобод. иых струях жидкой фазы того же вещества общая расчетная формула имеет вид т« — т,~ Го — (Гх ) (11.5.1) где Т'а — температура жидкости при входе струн в паровое пространство (х=О); ( Т' ) — среднемассовая температура жидкости в сечении х; х— координата, направленная по течению жидкости. Свободно падающая цилиндрическая струя: С1 0,368; С«=5,78; а'х 2«а()а" ! У 27адЬрх1з14 !(х) = «з + ' ! +,' ) — 1 .
(11.5.2) — иа Аа' БИ'~,)7, ~1, и," ) Здесь а' — коэффициент температуропроводности жидкости; )7« — радиус отверстия, через которое вытекает жидкость; У'«=фа)(2Лр/р')ыа — скорость истечения; Ьр — перепад давления, под действием которого происходит истечение; т! як0,95 †: 0,98 — коэффициент сопротивления отверстия; е. — безразмерный коэффициент турбулентной температуропроводности, при Ке> >1(е„е* — — 5 1О ', при Ке(йе«а в* — — 0; ф — коэффициент сужения струи,за.
висящий от условий истечения. Для отверстий в плоском листе его значения приведены в табл. 1!.4. Для специальных насадок значения ф приведены ниже: Насадка ((илиндрическая, с острой входной кромкой, (о«!7=1.+8 Внутренняя цилиндрическая (входная кромка выше уровня Коническая сходящаяся, угол (5' То же, угол 5 — !6' То же, угол 20-30' Коноидальная, сходящаяся, С/0=0,65 . 0,80 листа) .. 0,71 .
0,90 . 0,93 . 0,90 . 0,97 189 Таблица 11.4. Коэффициент сужеяия жидких струй для отверстий в плоском листе тп при диаметре отверстий, нн еЧ при лнвнетре отверстий. Высота уровня воды ь. ни Высота уровня Л,ни 27 59 0,800 0,8!9 0,830 0,847 1!1 136 Свободно падающая плоская широкая струя толщиной бе: С~=0,21; Се=2,47; ~()=,— - ( —,.1 — ) [[ -~-,, ] — )].
().Бе) Плоская односторонне обогреваемая струя постоянной толщины б: а' ет х Св =-0 21! Си =2 47; 1(х) = —, + — *1 —. (11.5.4) ~(г~'б 2 / 6 Стабилизированный теплообмен в струе имеет место при х/б-вов, т. е. для потоков, достаточно длинных, когда Ст)(х) »Сь В этом случае при б сопи!: ты — т,~ х = Б! —. Ь 1п (11.5.5) По экспериментальным данным С. С. Кутателадзе и А. Н. Шренцеля при конденсации пара на поверхности горизонтального турбулентного потока жидкости 5!ж0,11йе-в т (/~' = 0,82 У2 9,81.50 10 в = 0,81 м/с. Число Рейнольдса жидкости в отверстии порядка 104, т. е.
течение заведомо турбулентное, что позволяет пренебречь молекулярной теплопроводностью в струе. Тогда по формулам (11.5.1) н (11.5.2), принимая Ар=1, где Ке= !/'б/т'. Влияние числа Рг' не изучено, но в данном случае оно, по-видимому, должно быть меньше, чем при контакте с твердой стенкой, так как теплота от сконденсировавшегося пара передается прямо во внешнюю — турбулентную — часть потока жидкости.
Пример. Рассчитать нагрев воды в струе, вытекающей из отверстия дчаметром 5 мм. Уровень воды на дырчатом листе В=50 мм, длина струи й= =300 мм, начальная температура воды Т',=303 К, водяной пар насыщенный, Т"=378 К (р"=1,208 10в Па), тур=0 82.
Расчетная скорость истечения и'=1,48 !О-т мз)с, находим: 378 — 303 Г 1,48 1О т.0,3 !п , = 0,368 + 5,78 ~ 378 — Тх ! 0,81 (2,5 !О-а)а 5,0 Вбзгх.9 81,3,5,10 — а ) ( + О 8!а ) — 11)' =0,946; Т'с 378 — (378 — 303) е-'"'=348,8 К. Подробнее см. (11.3, 11.4). 11.6. ВЛИЯНИЕ НЕКОНДЕНСИРУЮШИХСЯ ГАЗОВ Скорость конденсации пара из парогазовой смеси в решающей мере обусловлена диффузионными процессами в смеси даже при очень малых примесях некоидеисирующегося газа (порядка 1О '). О характере этого влияния можно судить по экспериментальным данным, приведенным на рис. 1!.5 и 1!.6.
Таким образом, расчет теплообмена при конденсации из парогазовой смеси сводится к решению сопряженной задачи, учитывающей нак термодиффузионный пограничный слой парогаза, так и термическое сопротивление пленки конденсата. При капельной конденсации термическим сопротивлением конденсата практически можно пренебречь.
В диффузионной задаче необхо- Рис. 11.5. Зависимость отношения а, пара, содержащего воздух, к а чистого пара от массовой концентрации С воздуха в паре при ламинарном течении пленки на горизонтальных трубах 0 4 3 З 4 5 о.' бб УО, Вгтт(тм К) ~,кВг/м Р-. П.6. Зависимость а от теплового потока прн конденсации паров аммиака из смеси с воздухом на горизонтальных трубах диаметром 0=16 мм при р= =0,7 МПа: а — объеыная хаяцеятрацяя воздуха, % 191 димо всегда учитывать наличие интенсивного поперечного потока вещества (поток пара на границу раздела фаз) и возникающие вследствие этого циркуляционные токи неконденсирующегося компонента и смеси в целом. Такие расчеты ведутся обычными методами с применением термодиффузионной аналогии. Они приведены в (!1.2, 11.3, 11.6).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
