Исаченко В.П. - Теплопередача (1074332), страница 55
Текст из файла (страница 55)
Переход от течения сплопгной срелы к свободному молекулярному течению происходит постепенно Поэтому указанные граничные значения числа Кп в значительной степени являются утловныьги. Например, считают, что дли «ыпуклого тела свободныи молекулярный режвм должен наступать прн значениях числа Кп, более низких, пел~ для аналогичного тела, но вогнутого. Свободный молекулярный поток.
Теплоотдача в свободноы молекулярном потоке может быть рассчитана на основе киветической теории газов Приведенные в этом параграфе результаты получены в предположении, что молекулы газа, падающие на поверхнссть тела, не имеют соударений с стлетзюнсими молекулами. Поэтому считают, что в газе имеет место максвелловское распределение скоростей теплового движзння ьголекул газа, на которое накладывается макроскопи геская скорость газового потока, Энергия падающих на стенку молекул определяется при этом с учетом как макроскопической скорости, так и скорости теплового движения молекул. Количество переданной стенке энергии определяется через коэффициент аккомодацнм (см (11сйй)) Влияние скоростей учитывается через параметр з=ш/с, где ш— скорость газового потока; с — наиболее вероятная скорость молекул. Значение е может быть определено следующим образом: с=)г ЫТ. Тогда.
учитывая. что скорость звука а=-)гйЯТ, можно ааписатьг ммм /а/Э вЂ” )гз))г а У з= У где й=ср/с,— отношение удельных теплоемкостей при постоянных давлении и объеме; М вЂ” число Маха. На основе кинетической теории газов получено, что 81 — ~ = — ТР, (з). ып з+! йе Рг Ггзм а На рис.
11-1! представлен граФик функции Р,(б)=2! — „™ . 4-1-! ' На графике приведены результаты теоретического расчета для случая омывания передней части рааличных тел (пластины, цнлиндра, сферы) и продольного омывання пласпппг. Плотность теплового потока при течении разреженного газа вычисляется по обобщенной формуле Ньютона — Рихмана (П-24) 4=а(Т л ..Т,). Прн малых скоростях эта формула переходит в обычную формулу Ньютона — Рихмана. Согласно иннетической теории газов коэффициент восстановления г может быть вычислен по уравнению =4' !" (з)- На графике рис.
!1-!2 приведены значения функции 4 Гз(э) практически становится нгает значения, раиного 5. Пра Из рисунка следует, что функция постоянной н равной 2, как только з даст более ннзиих относительных скоростях значение г существенно заввсит от формы оиываемого тела. .б Те~ение со скольжением. Дифференциальные уравнения, опи- б, сываюшие процесс неизотермнческого течения газа со скольжением и скачком температур, отличаются от равее вывсденных дифференциальных уравненш! конвеативного теплообмена. Однако н аасюящее время задачи скользящего течения зачастую решают, основываясь на системе дифференциальных уравнений, полученных в гл.
4. Прн этом принимают во внимание скачки температуры п скорости. Такой подход и решению аадачи, вообще говоря, является не строгим, однако полученные на этой основе решшпщ сравнительно неплохо согласукптя с результатами экспериментов. г При течении со скольжением коэффициент теплоотдачн может быть н первом приближении вол!лен путал! введения поправки в коэффициент теплоотдачи длв непрерывной среды прн том же значении критерия Рейнольдса. Плотность теплового потока б,г б 1 2 3 б б б 7 б Р Ю бм ме ю меч миг г Рис. Н-11.
Зависимость маммчемса 4 1+ З1 ат отвчсьтезьиса схсростн 5. "т Э 1 2 3 б б б 7 б л» агм и гам сеем и Рис 11-!г. Заэисимссгь «омимемса 4+1 — г о г, сасзмаччмв» те же, чга 4 и мч рис. 11-11. на стенке при неразрежеином газе по абсолютной величине равна: 4,=-3~ — у! =а'(1,— !',); / дг т (11-оо) ~взА здесь верхний индекс обозначает состояние непрерывности (рис.
!1-10). Т(ля разреженного газа 4 й Д~ — Т! =а(г,— 1); l дг т ) (11-34) т= здесь (д!/стд)т .е — тсмпературный градиент в слое газа, непосредственгю прилегаюпгем к поверхности твердого тела. Как следует нз сравнения уравнений (11-33) н (11-34), при одинаковых плотностях тепловых потоков градиенты температуры в разреженном газе у стенок будут равны (Л=!беш). Будем полагать в дальнейшем, что 4, одинаковы в обоих случаях.
Из уравнений (!1-33) н (11-34) следует, что оз(1э — (эе) =а(!з — Ге) и, так как бТм=(ч,— („то Так как(ЗТ )(!з--!" ) >О, топе)о. Подставив в последнее уравнение значение ЬТ„, согласно формуле (11-32) и учитывая, что получаем зТ вЂ” =1+ — в, В Отсюда мо!кно после неслоншых преобразований получить: 1 1 з д+д (11-33) где б к сзг, и' Яз= 1/аа и )(с,— — б,, 9.. Такам образом, коэффициент теплсотдачн разреженного газа можно представить как величину, зависящую ст двух термических сопротивлений: термического сопротивления теплоотдачн плотного газа н условного термического сопротивление Леьт обусловленного температурным скачком. При этом предполагается,что наличие условного термического сопротивления Я, не отражается на термическом сопротивлении теплоотдачи йя.
Уравнение (11-35) можно привести к безразмерному виду: — .":! з гшя ~~=!+и.":.к. (11-33) х Последнее ураваение используется прн обработке опытных данных по теплоотдаче разреженных газов. При этом значение сз уточняется по данным эксперимента. К настоящему времени уже имеется иного экспервментальиых данных по теплоотдаче различных теч, омываемых потоком разреженного газа в режиме со скольжением. Однако подробное рассмотрение этого материала не входит в задачу нашего курса.
232 Часть третья ТЕПЛООБМЕН ПРИ зРАЗОВЫХ И ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЯХ Г аш дл щзт ТЕПЛООЕМЕН ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ЧИСТОГО ПАРА 1з.1 ОсиОамые пОлОжнгня Конденсация представляет собой процесс перехода пара (газа) в жидкое илн твердое состояние (фазовый переход первого рода). Конденсация пара часто встречается на практике. В конденсаторах паровых турбин пар конденсируется на охлаждаемых трубах; конденсация пара осуществляется в опреснительных установках и многочисленных теплообмеш1ых аппаратах. Выделение при фазаном превращении тецчоты неразрывно связы.
вает процесс конпенсацни пара с теплообменом. Процесс конденсации возможен талыло при докрнтяческих состояниях газа (пара) и может быть осуществлен путем его охлаждения нли в результате такала сжатия, чтобы прн достигнутых значениях температуры и давления нонденсврованная фаза была термодинамически более устончнзой, чем газообразная.
Если при атом температура и давление больше нх значений, соответствующих тройной точке лля данного вещества, то образуется жидкая конденсированная фаза, если меньше — пар переходит в твердое состояние. Конденсация может происходить кр в объелле пара, так и на охлаждаемой поверхности теплообмена. В первом случае образование конденсированной фазы Может происходить самопроизвольно при значительном переохлаждении пара относительно температуры насыщения и на холодных жидких нгн твердых частицах, вводимых в пар. В энергетике, но многих других областях техники в промышленности чаще приходится иметь дело с конденсацией пара в жидкое состояние на охлалкдаемых поверхностях теплаобменз.
Зта аадача прежде всего и будет рассмотрена в данной главе. Прн атом будем полагать, что конденсирующнйся пар не содержит примесей других паров или газов, т. е. ясляется чистим. Конденсация насыщенного илн перегретого пара на твердой поверхности тяплообмена происходит„ если температура поверхности меньше температуры насыщения при данном давлении.На поверхности мажет образоваться пленка конденсата с толщиной, намного превышающей расстояние эффективного действия межмолекулярных сил. В ряде случаев поверхность тела может быть накрыт» атдсльнымн кап.
лами конденсата. Первый вяд конденсапни, когда жидкая «овденсированная фаза образуется па поверхности теплообмена в виде устойчивой пленки, называется иле но ч ной конденсацией, а второй — когда происходит йба образование капель — капельиой. Пленочная конденсации имеет место, если конденсат смачивает данную поверхность теплообмена. Если же конденсат не смачивает поверхнпсть, то происходит капельная конденсация. Емачизаемость обычно характеризуют краевым углом О, образованным поверхностью жидкости н поверхностью твердого тела, грани- чащах с неноторой третьей средой — в данном случае С парам (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
