Теплотехника Учебн.для вузов. Под ред. А.П.Баскакова. М. (1013707), страница 27
Текст из файла (страница 27)
ГГрн (Схг Рг)(10х естественную коннекцию можно вообще не учитывать, считая ).,=), . При С<г Рг) 104 значение )., становится заметно больше, чем л, и рассчитывается по формуле Х,=е.х . Поправка на конвекцию е., приближенна определяется зависимостью г„=0,18 (()г Рг)п"'. (10.12) Определяющий размер при расчете числа Сгг — толщина прослойки б, а определяющая температура -. средняи между поверхностями: 1= 05 (1, <+ 1„х) . Пример 10.2.
Для отопления гаража кс. пользуют трубу, в которой протекает горячая вода Рассчитатз конвективныв к<эффипиен< теплоагдачи и конвективкый тепловой поток, если размеры трубы <Г„=О,! м, 1=10 ч, а температура стенки трубы 1„ — — 85 'С и воздуха 1 =20'С Теплофизическке свойства воздуха при 1 к1, с,з се,вг шз ни х„ 8„ =2,59 1О ' Вт/(м К), и = 15 06.10 ' нг/с, Рг =0,703; Рг, =0 691; 6 =1/Г =1/(273+20)=3 4.10 -11/К Безразмерное числа Грзсгофэ 86. (~,.-1„) к„' г м 981 ° 34 1Π— з(85 20) О !з 9 56 !04 (15,06.10-')г Согласно формуле (10 10) )Чи =0,5 (Ог Рг )чм (Рг /Рг,)""= =0,5(9,56 10" 0,703)"" (0,703/0,691)" "= = 25,6, 25,6 2,59 ° 10 — — =6,63 Бт/(м . К), 0,1 О=ага!ч/(1 — 1 )= =6,63 3,14 0,1 10(85 — 20)=1353 Вт. 1В.з.
ТЕП3)ООТДАЧА ПРИ ИЗМЕНЕНИИ АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯ ВЕШЕСТВА Теплоотдача при кипении. В процессе кипения жидкость обычно сохраняет по. стоянную температуру, равную температуре насыщения !., Поверхность, к которой подводится тепловой поток, перегрета сверх 1. на йй При малых значениях Л! теплота переносится в основном путем естественной конвекции, коэффициенты теплоотдачи можно рассчитать по формуле (10.10).
При увеличении перегрева поверхности на ней образуется все большее число паровых пузырей, которые при отрыве и подъеме интенсивно перемешивают жидкость. Вначале это приводит к резкому увеличению коэффициента теплоотдачи (рис.
10.3) (пузырьковый режим кипения), но затем парообразование у поверхности становится столь интенсивным, что жидкость отделяется от греющей поверхности почти сплошной прослойкой (пленкой) пара. Наступает ш' дг 1 ьз я?г юз ле, Рнс. 103.
Зависимость плотности теплового потока 4 и коэффициента теплоотдачн а от перегрева стенки 51=1; — 1. пленочный режим кипения. Естественно, что пленка пара неустойчива и непрерывно разрушается, но тут же восстанавливается за счет новых порций образующегося пара, Пар, как и любое газообразное вещество, плохо проводит теплоту, и даже тонкая пленка, имея большое термическое сопротивление, ухудшает теплообмен — наступает к р из не те п по об и е н а при кипеник. В большинстве технических устройств (паровых котлах, ядерных реакторах, электронагревателях) стараются не приближаться к критической плотности теплового потока д.р При р= =0,1 МПа для воды г/„р — — (1,1 —; 1,6) 1О Вт/м'. С увеличением давления до р -7 МПа значение п„г возрастает до 4 104 Вт/м', а затем начинает уменьшаться.
Коэффициенты теплоотдачи при кипении воды рассчитывают очень редко, так как они настолько велики, что обычно без большой погрешности температуру теплоотдаюшей поверхности !, можно считать равной 1 Приведем для примера лишь одну зависимость для пузырькового кипения воды в большом объеме при 0,1(р( (3 МПа: а=0,38д~гзр'~ . (10.!3) Единицы измерения всех величин в формуле (10.13) соответствуют СР!: а, Вт/(м ° К),' д, Вт/мг; р, Па. 87 Теплоотдача при конденсации. Пар конденсируется, т. е.
переходит в жидкое состояние, на поверхности теплообмена, температура которой ниже температуры насыщения (1,,(1.1. Различаю~ к апел ьн у ю конденсацию, когда образовавшаяся жидкость (конденсат) не смачивает поверхность и скатывается в виде отдельных капель, например ртуть на стальной стенке, и п л е н о ч н у ю к виден с а пи ю, когда конденсат смачивает поверхность и образует сплошную пленку (рис.
10.4). Пленочная конденсация встречается значительно чаше Аналитическое решение для расчета локального коэффициента теплоотдачи при ламинарном течении пленки (Ве= = шб!э(400), полученное В. Нуссельтом в 1916 г., имеет вид сс = — — — —, (10.14) гр дЛ 4!с (1„— !с) х ' где г — теплота парообразования.
Из формулы (10.14) видно, что интенсивность теплоотдачи убывает по мере стекании конденсата из-за возрастания толщины его пленки. Среднее значение коэффициента теплоотдачи от поверхности высотой Н л сс= — ( ас)х= Н,З йе = 0 95Яц" е а(Ä— 1,) Н где Ве = гчр г= Л(1„— 1,) Н гор Теплофизические параметры конденсата в формулы (!0.14), (10.!5) следует подставлять при температуре насыисенин !., а Л, и р, при температуре стенки. Вдоль поверхности, наклоненной под углом ф к вертикали, конденсат стекает медленнее, пленка его получаеэся толще, коэффициент теплоотдачи в соответствии с формулой а=Лсс6 ниже, т.
е. 4 а„, =а„м Л/соз ф. (10.16) Для горизонтальной трубы угол ф— переменная величина. Интегрированием можно получить формулу лля расче~а среднего по периметру горизонтальной трубы коэффициента: а=0,728 ег (10.17) РВ !с)с! = 0,943 — . (10.15) Р (!» — 1с) Н В безразмерной форме и с учетом экспериментальных поправок расчетное уравнение имеет вид Рис. 10.4.
Характер течения конденсата на вертикальной пластине (а) и распределение коэффициента теплоотдачи по высоте (б) В промышленных теплообменниках конденсация обычно происходит на поверхности пучков труб. Коэффициент теплоотдачи от пучка труб ниже, чем от одиночной трубы, поскольку толщина пленки конденсата на нижних трубах увеличивается за счет стекания его с верхних труб. Формулы и графики для расчета поправок можно найги в справочниках.
Присутствие в паре неконденсируюшихся газов (например, воздуха) сильно снижает значение коэффициента тепло- отдачи (рнс. 10.5) из-за того, что пар, подходя к поверхности, на которой идет конденсация, увлекает вместе с собой и неконденсируюшиеся газы. При конденсации происходит как бы сортировка перемещенных молекул пара и газа— первые захватываются пленкой конден- (4/с( йр = 0,728 йд =8980 Вт/)мз: К), г 4 й а Дм =59,7 ! О' Вт. 5 ,и' 10* 10 5(~О 500 2.10' 2.10' 4 )О' 10' 3 1О' 4 10' 10' 4.10 — !П Рис. 10.5 Изменение интенсивности тепла- отдачи к горизонтальной трубе а зависимое(н ат массовой концентрации воздуха в паре при атмосферном давлении н различных ска.
растях обтекания сага, а вторые остаются в газовой фазе, накапливаются и вынуждены двигаться назад от поверхности раздела фаз. Этот встречный поток затрудняет доступ новым молекулам пара к пленке конденсата, т. е, замедляет процесс конденсации. Влияние неконденсируюшихся газов на теплоотдачу при конденсации уменьшается в случае, когда поверхность обдувается потоком пара со скоростью ю., поскольку при этом молекулы газа сносятся набегаюшим потоком и не успевают накапливаться около пленки конденсата. Пример 10.3. Рассчитать коэффициент теалаатдачи и теалавай поток к горизонтальной трубке парового подогревателя воды для горячего водоснабжения Длина трубки != =2 и, наружный диаметр и'„=18 ич, температура стенки (,= !00 'С. На трубе конденсируется насыщенный водяной пар, р„= =0,6 МПа Теплафизнческие свойства воды )конденсата).
при (.= 158 8 'С; Х=О 683 Вт/!и. К); р= 909 кг/м'; р= !72 10 " Па с, г= =2086 кДж/кг, ари (,=100'С, =0,683 Вт/)м К); и, =282.10 " Па с. Па формуле Н) 17 находим 4 з э и = 0,728 Х и!н с)пх О=ар)(„— (,)= =8980 3,14 0018 ° 24158,8 — 100)= 1и 1.
Опи1.н1НРОВОчныЕ 3нлчьнмц ЬО4ФФИНИ ГЧ ГОВ ТЕПЛООТДЛ'1И Чтобы не допустить грубой ошибки, нужно четко представлять диапазоны изменения коэффициентов теплоотдачи в различных условиях. Они приведены ниже, Вт/Гм( К). (.западная канвекпии а ~э~и~ Свободная канвекпня вада Вынужденная каивгкиня га заа Вынужденная канвекпня ва,а,( Кипение воды УКидкие металлы . Г!леначная конденсация водяного пара . Каиельная кандснса~п(я надя- нага пара . Если в результате расчета по формулам коэффициент теплоотдачи выходит далеко за указанные пределы, надо внимательно разобраться в причинах этого. Приведенные значения можно использовать и для оценочных расчетов.
Иногда дальнейшие уточнения оказываются ненужными. Контрольные вопросы и иадичи 10.1. Почему в сауне с температурой более 100'С человек может находитьгя повальна долго, а в кипящей эа((е неть 10.2. Опснить влияние скорости жидкости на коэффициент теплаатдачи прн продольном обтекании пластины 10.3. Получить зависимость для ра:чета коэффициента теплаатдачи ат трубы к движущемуся внутри иее потоку газа, например, к воздуху.
10.4. Оценить влияние температуры воз- !0.5 Каким образом можно интенсифицидуха иа интенсивность коивектнвной теплоот- ровать теплоотдачу при коидеисанин пара из дачи от него к стенке трубы. вертикальной трубе? Глава одиннадцатая ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН 1!.1. ОПИСАНИЕ ИРОЦЕССД И (1СНОПНЫЕ ОИРЕДЕЛЕНИЯ (Ех), часть отражается (Ел) и часть проникает сквозь него (Еа). Таким образом, Ел+Ей+ Еа — — Е„ь,. (11.!) Это уравнение теплового баланса можно записать в безразмерной форме: А + )г + 0 = 1. (! 1. 2) Рис. 11 !. Распределение энергии излучения, падающей иа тело 90 Тепловое излучение есть результат превращения внутренней энергии тел в энергию электромагнитных колебаний.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
