Теория тепломассобмена (Леонтьев) (1062552), страница 55
Текст из файла (страница 55)
А так как на начальном участке поверхности конденсвпки движущаяся пленка имеет ламинарный характер течения, то цри подсчете среднего значения козффипиепта теплоотдачп при общем турбулентном течении в расчетные формулы необходимо вводить поправку. Она имеет существенное значение тогда, когда поверхность с ламинарным течением пленки соизмерима с поверхностью турбулентного течения.
В общем случае для среднего коэффициента теплоотдачи имеем где ал — срепний коэффициент теплоотдачн в ламинарной обла- сти течения; эхр — координата условной границы перехода от ла- минарного к турбулентному потоку; ат — средний коэффипиент теплоотдачи в турбулентной области течения. Лля лвминарного участка цри условии ьг = 1 Ке=0,95 Яо'гь. Из выражения (УП1.27) следует пВе 0 0325 Кео,зь Рго,ь ел (У1П.42) Интегрируя в пределах от Яяр до Я н от Кави до Ке, получаем 4 ь зь 3(™ М Кезр ) = 0,0325Рг ' (Я вЂ” 2' о). (УШ.43) Принимая Кеяр — 400 и Я„и = 2300, находим формулу 4ь Ке = [89+ 0,024 РР'~(Я вЂ” 2300)~ которая действительна при постоянных физических параметрах и описывает среднюю теплоотдачу по всей поверхности.
Лля учета зависимости физических параметров от температуры в расчетные формулы (ЧП1.38) и (УП1А4) вводят поправку (Рте/Ргст)о зь. С учетом введенной поправки формула (УП1А4) принимает вид о,зь ьь Не = 89 + О, 024 — ) Рг„' (Я вЂ” 2300) . (У1П.45) ~,Ргст) Если давление пара велико и его плотность соизмерима с плотностью конденсата, то вместо плотности конденсата рм вводят разность рм-рэ. В этом случае входящее в комплекс Я число Св = УЬз/из (Я = ба Мм6ЬЦгимРм) следУет заменить нв чи- 1 сло Архимеда в той же степени: ""ее оаИ~ 'и ) — и и д 2у т (У1ПА8) Приняв зз~Р Зг 3 А дйа' имеем уравнение 3, ИЯ - ап у — + Е сок из — 1 зв О, 4 зйр (У1П.49) Рис.
У111,В. Теплоотдаче ври алевочзвзй вовлевсввии ввиодвиж- юио вара ив вертикальной вовердиости врв сзвиввввом (лами- нарном и турбулентном) течеиви шзеики ковдеисвтвз лвввл — расчет; точки — зксвервмевт; 1 — вода; я — двфеввл После такой подстановки комплекс Я приобретает следуюшнй вид: л=Аг 1з и = — 1 — — к На рис.
У1П.6 приводится сопоставление результатов расчета по формуле (УШ.45) с опытными данными. УШ.1.4. Теплообмен при пленочной конденсации на еоризонпзальной пзррбе Все ранее сделанные выводы и полученные формулы справедливы для случал, когда направление движения потока пленки совпадало с направлением действия ускорения силы тяжести.
Зля случая наклонной стенки, с неизменным углом у между вектором ускорения силы тяжести у и осью Ох (направлением движения пленки) в исходном уравнении движения (УП1.6) необходимо у заменить на ув = усову. В результате для наклонных стенок козффидиент теплоотдачн определится по формуле зеваке = аверг фсов ~о. (Ч1П.46) Для криволинейной поверхности (угол <р меняется) решать задачу можно либо осредняя угол, либо разбивая поверхность по ходу пленки на участки, определяя а для каждого участка и осредняя их. Так как горизонтально расположенную трубу илн пилиндр можно считать поверхностью с переменным углом у, то проведенные рассуждения будут справедливы и для зтого случал. Учитывая, что е С дт (где Ит — диаметр трубы), можно доложить дх = — Йр.
ат 2 (У1П.47) Введя в уравнение (УП1.Я) поправку на в1псз н подставив выражение (Ч1П.47) в (У1П.11), получаем интеграл которого У ~ вш ~3 у ( - 1 в1п д уйр+ С 1,31 (ЧП1.50) 0 Подставив это выражение для толщины пленки в формулу (ЧП1.8), Нуссельт получил следуюшее выражение для среднего козффиднента теплоотдачн при пленочной конденсации на одиночной горизонтальной трубе: 13 2 а = 0,725 д (1 — 1 )е (ЧП1.51) или 2 93 — — = 0,95Вл (ЧШ.53) Так как выРажение ив1У имеет РазмеРность длины, то фоРмаль- 2 но левая часть уравнения (ЧП!.53) представляет собой число Нуссельта.
Выведенные уравнения справедливы для непрерывного движения (стекания) пленки конденсата с нижней образующей трубы. В действительности стекание (отрыв) происходит в виде капель, когда масса капли превосходит поверхностное натяжение. Хц = 0,725 (Са РгвК)е'23. (ЧП1.52) Отличие формулы (ЧП1.51) от ранее выведенной формулы (Ч1П.17) для вертикальной стенки состоит в том, что в качестве характерного размера взят диаметр (вместо высоты И), и коэффициент перец корнем равен 0,725 (вместо 0,943). Формула (ЧП1.51) выведена прн тех же упрощаюших.допущениях, что н формула (ЧШ.17). Если задать плотность теплового потока д, а число РейаЬ1И фут нольдса представить в виде Ве = =, то из гиврв гиврв (Ч1П.51) следует Такая картина удаления конденсата с поверхности не оказывает существенного влияния на средний коэффициент теплоотдачн по трубе.
Если возникает необходимость учитывать зависимость физических параметров от температуры, то это можно сделать, вводя множитель сь Прн этом значения физических констант в формулах (ЧП1.51) — (ЧШ.53) следует выбирать при температуре насыщенного пара. Поправку с ~, учитывающую влияние Ъонвектнвного переноса теплоты и сил инерции в области К > 5 и Рг > 1, можно не вводить.
Поправкой на волновой характер течения пленки конденсата из-за малого пути движения по трубе (при малом диаметре трубы) также можно пренебречь. Ее следует вводить тогда, когда И> 20 где о' — коэффициент поверхностного натяжения. б- Яя » «+» );31 я г а ~г м гя яс Увс. Ч111.т. Звечеввя комплекса 1»а (2/ЗАг Рг К) ", опреваееввые ,в опытах с ксвдевсапвей пара ва свободвох накате расположенных едва под другой труб Прн расчете пакетов горизонтальных труб необходимо учитывать влияние конденсата, стекающего с верхних труб. В первом приближении это влияние можно учесть по рекомендациям С.С.
Кутателадзе и Ф.П. Минченко при помощи графика, приведенного на рис. ЧП1.7. По оси абсцисс здесь отложен парв- е метр ~~> — ', где С; — количество конденсата, образовавшегося в ~е л ~у(» -р)) (ЧП1.54) = 0,15 (ЧП1.55) Су — = — б+ С1, ( .)зря ру 2ам,и единипу времени на трубе т-го ряда гидродннампчески взаимодействующих труб пакета; Сэ — количество конденсата, образовавшегося нэ, данной трубе. При конденсации пара на нижней поверхности горизонтальной плиты конденсат стекает с поверхности в виде отдельных капель.
Толщина пленки и размеры оттюльных капель определяются соотношением между силамн поверхностного натяжения и силами тяжести. Для рассмотренных условий В.Д. Попов предложил следующее уравнение подобия теплообмепа: гШ.1.Б. Тетиьообмен при тмекочкой конденсации деижутаееося пара Процесс теплообмена при конденсации движущегося пара является более сложным по сравнению с теплообменом при конденсации неподвижного пара. На границе раздела фаз жидкого конденсата и конденсируемого пара за счет разности скоростей движения феэ возникает сила трения. Это трение может либо способствовать движению пленки, либо его затруднять.
В том случае, когда направление движения пара совпадает с направлением течения пленки конденсата, трение создает дополнительную силу и скорость течения пленки увеличивается; когда же направление движения пленки конденсата и пара ие совпадают, трение создает силу, затрудняющую движение пленки. Увеличение скорости движения пленки приводит к уменьшению ее толщины и возрастанию козффипнента теплоотдачи.
В случае затормаживания потока конденсата толщина пленки растет и коэффициент теплоотдачи уменьшается. Предельный случай затормаживания — скорость пленки конденсата рави» нулю. Как только сила трения превысит силу тяжести, пленка начнет двигаться вверх. Коэффициент теплоотдачи, пройдя через минимум (при скорости пленки, равной нулю), начнет вновь возрастать.
Динамическое воздействие пара на пленку конденсата приводит к изменению граничных условий по сравненкю с конденсз; дней неподвижного пара. К основной системе уравнений, описывающей процесс теплообмеиа при пленочной конденсации неподвижного нара, следует прибавить уравнение, определяющее касательные напряжения, возникающие на поверхности конденсата вследствие взанмодепствия с потоком пара: где Су — коэффидиент трения нара о пленку; йт е — относительная скорость пара (практически ее берут равной средней скорости пара йте); рк — плотность пара.
Тогда при ламинарном течении пленки градиент скорости аит ру — = — у+ С,. ду р После подстановки граничных условий при у = б имеем Ст( ъ)'г ру С,= 2р р Так кэл при у = О ит = О, то константа Сз, определеннэл в ' результате второго интегрирования, тоже равна нулю, а профиль скорости течения конденсата определится уравнением Следовательно, /С/(юп) Рп др61 др з — ~- — ) Ю - — Ш 2Р Р / 2Р а= — ап ь. (ЧП1.56) (Ч1П.62) (ЧП1.57) (ЧШ.63) (ЧП1.64) (ЧП1.58) ВЛ.,~Иржи С/ (йид)зрдрм т (ЧП1.59) при д = сопят 0,96 сп В.1/ (д (1 — Р,П'~й (ЧП1.66) (ЧП1.60) 3 а=— 2 (ЧП1.61) В сечении х средняя скорость течения 1 ( С/(юд) Рпб др6 в Я =-1 .69= + —. 6/ * 4Р Зр е По найденной скорости определим массовый расход конденсата через поперечное сечение пленки и его приращение па участке ~1х.
Подставив его в формулу (Ч1П.13), будим иметь А~И (Сг (юд) р~6~ Рд6з~ рт 1 2р Р / Если напряжение трепмя сушествеппо превышает силу тяжести, т.е. С/(иь)'рп/(2дбрм) > 1 (быстродвмжушийся пар), а Ы = = сопят, то, пренебрегая вторым слагаемым в правой части урав- пепия (ЧШ.58), имеем Подстелив значение 6 в выражение а = Л/6, получим формулу для вычисления местного коэффициента теплоотдачи осредпяя который по поверхности Й, имеем Рассматрмвая задачу теплообмепа при конденсации быстро движущегося пара и д = сопят, получаем Л Су (еп)З рпрм т ап =— 2 Райх Ст(еп)з рпр,п т Рждй Сравнивая коэффипиепты теплоотдачм а ламимарпого течеиия конденсата прм движущемся и неподвижном паре, С.С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
