Адиутори Е.Ф. - Новые методы в теплопередаче (1062108), страница 32
Текст из файла (страница 32)
7.13. Вид кривой кипения, подсказанный необычными процес сами, происхадящими при кипении жидких металлов. лабораторных исследований. В новой теории теплопередачи считается, что процессы, происходящие в таких котлах, очень сходны с процессами, происходящими на элементарных участках котельных уста. новок с вынужденной конвекцией, и что котлы позволяют получить много информации о работе подобных установок. В новой теории теплопередачи мы рассматриваем кипение при вынужденной конвекции с помощью почти тех же методов, что и кипение в большом объеме.
Другими словами, мы не используем ни коэффициентов теплоотдачи, ни метода размерностей, ни степенных законов, ни логарифмических координат. При исследовании кипения в условиях вынужденной конвекции мы должны учесть еще несколько параметров системы, таких, как массовый расход, качество, длина. Мы должны также рассмотреть локальные характеристики, а не ~ интегральные, т.е. необходимо экспериментально исследовать процессы, протекающие на элементарных участках котельных установок с вынужденной конвекцией, и определить местный тепловой поток 4 а Т1, который можно будет затем проинтегрировать для получения характеристики в целом.
Но главная задача при исследовании кипения в условиях вынужденнойконвекции по существу та же, что и при исследовании кипения в большом объеме, — графическое или аналитическое определение функции 7! а Т1 и влияние параметров системы на эту функцию. Каявяяа, коядекслякл и облапив иеялообжека 177 КОНДЕНСАЦИЯ В НОВОЙ ТЕОРИИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В новой теории теплопередачи мы исследуем конденсапшю почти теми же методами, что и кипение в большом объеме. Мы не используем ни коэффициентов теплоотдачи, ни метода размерностей, ни стеденных законов, ни логарифмических координат. По существу задача сводится, как и при исследовании кипения в большом объеме, к опре- делению функции 71 Ь Т1 и влияния параметров системы на эту функцию.
ОБЛАСТИ ТЕПЛООБМЕНА В НОВОЙ ТЕОРИИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В старой теории теплопередачи существенно нелинейные процессы обычно разделшот на ряд независимых областей и получают для каждой области более или менее линейное соотношение. Однако следует отметить, что это не единственный способ исследования суще. ственно нелинейных процессов.
Известны по крайней мере еще два других метода, являющихся столь же эффектннными, как и введение узких областей: 1. Получение аналитического выражения, описывающего всю совокупность нелинейных процессов. 2. Получение графической зависимости, описывающей всю сонокупность нелинейных процессов. Метод 1 не всегда удобен из-за сложности требуемого аналитического выражения, которая зачастую затрудняет, а не облегчает понимание и усложняет проектирование и расчет теплообменных установок. Метод 2 лишен недостатков метода разбиения, приводящего к раздробленности общей картины физических явлений, и сложности аналитических выражений, требуемых обычно для описания существенно нелинейных процессов.
В результате в новой теории теплопередачи метод 2 найдет широкое применение, а роль метода разбиения на области существенно уменьшится. Одна из трудностей, возникающих при введении областей тепло- обмена и соответствующих им корреляционных соотношений, состоит в том, что кривую кипения, изображенную на фиг. 7.13, приходитсл разбивать на четыре области. Графическая иллюстрация пяти аналитических выражений, полученных при составлении для каждой "з четырех областей своего выражения и добавления к ним еще об- ласти свободной конвенции с соответствующим выражением, представлека на фиг. 7.14.
1к-10ВЗ Глава у 178 о лт Фиг. 7.14. Вариант кривой с фиг. 7.13, полученный при использоюнии корреляционных соотношений для отдельных областей. На фиг. 7.14 изображена "картина", отражающая процессы, протекающие в котле. Она получена методом разбиения на области и отыскания на основе экспериментальных данных соответствующего корреляционного соотношения для каждой области. Такая "картина" передается затем проектировщику и расчетчику, чтобы они исполь. зовали ее при проектировании и расчете реального оборудования. Очевидно, что для проектирования и расчета дробная "картина", изображенная на фиг.
7.14, бесполезна в сравнении с цельной "картиной", изображенной на фиг. 7.13. РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ В данной главе мы применили концепции новой теории к проблеме кипения в большом объеме и обнаружили, что соответствующая кривая в старой теории имеет мало общего с действительной кривой кипения. Мы обнаружили, что различие возникает в основном вследствие применения априорного анализа, метода размерностей, степенных законов и логарифмических координат и что, отказываясь от этих концепций старой теории, мы без труда получаем результаты, которые значительно лучше согласуются с реальными процессами. Кнненне, конденсация н обласян венлсобмена 1?9 В данной главе мы рассмотрели довольно подробно кипение в большом объеме и практически не рассматривали кипение при вынужденной конвекции и конденсацию.
(Этот недостаток будет восполнен в следующих томах этой книги.) В известном смысле моя задача состояла в том, чтобы гюказать, что большая часть соотношений, используемых в инженерной практике в двадцатом столетии, получена методами, аналогичными тем, которые в старой теории при определении показателя степени для пузырькового кипения принодят к значению 3 или 4 даже в тех случаях, когда в соответствии с реальными данными показатель должен быть равен 1.
Кроме того, я старался навести на мысль о том, что все степенные законы в старой теории тецлопередачи и в старой инженерной практике должны быть пересмотрены с тем, чтобы выяснить, действительно ли они отражают реальные данные или просто факт использования логарифмических координат, обращение к которым продиктовано методом размерностей и принятыми степенными законами. В старой теории исследователи в основном стремятся ответить на вопросы: Какой степенной закон предполагается экспериментальными данными? Какой степенной закон лучше всего соответствует экспериментальным данным? Какой нид имеет уравнение наиболее подходящей прямой, которая может быть построена в логарифмических координатах? Какое "наилучшее" значение и для заданной модели у = юнн, дает анализ, проводимый с помощью метода регрессии? В попой теории исследователь стремится ответить на совершенно иные вопросы: Какой вид функциональной зависимости предполагается экспериментальными данными? Какой вид имеет уравнение наиболее подходящей кривой, которая может быть пронедена через экспериментальные данные, построенные в линейных координатах? Какое "наилучшее" значение постоянной дает анализ, проводимый с помощью метода регрессии применительно к модели, наиболее соответствующей экспериментальным данным? цель приведенного в этой главе обсуждения проблемы кипения в большом объеме состояла в том, чтобы проиллюстрировать разницу между двумя типами вопросов и ответами на них и наглядно показать, как отвечают на вопросы второго типа в новой теории теплопере.
Глава 7 1ВО дачи и в новой технике. Цель обсуждения состояла также в том, что. бы навести на мысль о возможном несоответствии выводов, полученных на основе ответов на вопросы первого типа, с реальными фактами, что в свою очередь свидетельствует о необходимости пересмотра и переоценки всех степенных законов, используемых до сих пор в инженерной практике, для выяснения степени их соответстния действительным процессам. Мы ожидаем, что такой пересмотри переоценка будут значить больше, чем просто упражнение, нас ожидает много сюрпризов, столь же удивительных, как и раскрытие того факта, что показатель степени при д Т в режиме пузырькового кипения равен не трем, или четырем, а единице.
Обозначения и — постоянная; Р— диаметр; в — ускорение силы тяжести; Ь вЂ” коэффициент теплоотдачи или энтальпия; Ь вЂ” коэффициент теплопроводности; а — константа; Хч — число Нуссельта; Р— давление; Рт — число Прандтля; ~ — тепловой поток; в — плотность теплоного потока; Не — число Рейнольдса; Т вЂ” температура; Ь Т вЂ” перепад температур'на поверхности раз~Шла; Ь То — минимальное значение с Т, прй котором поддерживается кипение насыщенной жидкости; Р— коэффициент вязкости; Р— ПЛОТНОСТЬ.
Индексы Ь вЂ” пузырь; ~'Л вЂ” переход из жидкого состояния в газообразное; — жидкость; вЬ вЂ” пузырьковое кипение; Р— пар; а — превышение температуры относительно температуры насыщения. Енивнив, конденсация в облазив ввилообмвна 131 Литература 1. НвЬ!уапьа Я.ь Р, Яос, Меод. Еаб. (УорааА 37(Ю6)ь 367 (1934). 2. РагЪег Е.А., БсогаЬ К Ь., Нее! сгапв1ег со ьчасег Ьо!1!п6 ипдег ргевваге, Тгапз. АБМЕ, 79, 369 (1948). 3. КгеьСЬ Ро Ргьпс!Р!ев о1 Нее! Тгапв1ег, 1вс ей, 1пьеьпабопа1, 1958. 4.
1Ье!е %., Модепь Вече1орьпепсе Ъь Неас Тгеав(ег, Асадепь!сь 1963. 5. Но!исаа 1.Р.ь Неас Тгапе(ег, Зп! ей, Мсбгапь-НП!ь 1972. б. Мак-Адамо, Теплопередача, Металлургиздат, М., 1961. 7. Кгеьй Р.ь Ргшсьр1ев о! Неас Тгапв(ег, Згд ед., 1псехс, 1973. 8. КоЬвепоьч %.ЬЬ, А гзейод о! согге1аба6 Ьеас-сгапв(ег баса 1ог виг. !все Ьоь1ьв6 о1 1нрьн!в, Тгопз. АЯМЕ, 74, 969 (1952). 9. КоЬвепочь %М.ь Нагньеы 1.Р.ь Нас дЬоо)ь о1 Неас Тгапв(ег, М сСгвюНьп, 1973. 10. Аппп!гоаб К.1., Теьпревьсиге д!Негепсе ьп пис1еасе Ьоь1ьп6 )пй ьоиг. Нь Маза Тгоаз!зг, 8, 1148 И966). ~ Ь Вегепеоп Р.1.ь Ехреппьепсв оп роо1-Ьоь1ьп6 Ьеас сгапв1ег, 1вг, /оаг. Нь Иозз Тгоаз!вг, 5,985 (1962). 12. ВгаипИсЬ К.Но Неас папе(ег со ЬоП!п6 Пь!и!Ав часиипь,сЬев!вь МГТ, 1941.
13. Каа1а1ь!в Е.С., БЬеппап Ь.М., йевьв, М1Т, 1938. 14 Согсу С., Репе! А.Б.ь Биг(асе чапаЫев ьп пас!енсе ЬоП!п6, СЕР Яуьпрозьньн Явмез, 81, !ь!о. 17,1 (1955) ° 15. БсЬпаппавп К., Ьвгдбе М.С.С., ЕпЬапсед Ьеас Ких !и попппНогп г!есспсбеЬ!в, Ргос. И,Бес. Соп3., 334, 71, 1973. 16. Со1чег С.Р., Ва!хрдвег К.Е., А епьду о1 васигасед роо! ЬоПьп6 распев!ипь ир со Ьвпьоис Ьеас Йихев, СЕР Яузь. Явгьез, 61, )ь!о. 59 (1965). 17.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
