Исаченко В.П. - Теплопередача (1074332), страница 62
Текст из файла (страница 62)
При Р(е.>З,З.!О-л скорость конденсации прежде исего зависит от термического сопротивления образовавшегося конденсата. Происходит своеобразный кризис капельной конденсации. Теплоотдача при капельной конденсации начинает зависеть от скорости пара прн сравнительно небольшой ее величине. В то же время ивтенсы)гицирующее влияние скорости пара, приводящее к появлению большого количества конденсата на поверхносг стенки, може~ ускорить кризис капельной конденсации. На рис. 12-15 показана зависимость средних козффнциептов тепло- отдачи от скорости пара.
Водяной пир атмосферного давления конденсировался на нгртикальнпй пластпне, протекая вдоль нее сверху вниз. На графике П =2р ют 1р (дтп)иь, и — -средняя скорость пара на расчетном учзстке; пс — коэффициент теплоотдачи, рассчитанный пп формуле (12-41). 22 ш' и д 7 д и 2 7ДЗШ» Д Л С Д З гад,рг 2 Л С'С Рис. 12-И. Кшффицнент тнпюо дачи при панельной конденсации водяного «ар» а заанспнсстн пг тенперюурн иасьпценгю и теппературного напора.
Поа положи ельней ааеисинссти и ог жг п. 2,61 1оч„"дьрь', при отрицатыыюй — а 21в 1о'г ым- и. з р д д 7 вам Рнс 12-!3. Зааесииосп теплвпдачн пр» «анель сй иснаеюации от скорости пара. осе о«л ш кс а г це,-а.гс-' — сз гс; о-л и л и 1гг и — щ .и — щ .и — мс;тг — лес 291 Опытные данные, представленные на рис.
12 15, нол зевы прп Ве+= =-8 КГ-г е3,3 1О '. Ови могут быть описаны уравнением — б 9 !О-*Ее-згна гз здесь определяющей является температура насыщения. Из формулы (1243) следует, что а" шэд нам дгкгд Согласиоопытам, данные которых представлены па рис. 12-15, а/а,,я!. Максимапьное увеличение теплоотдачи состаалило в/а,=.35 (а=.425.10' Вт/(м'.К)) и имело место при 5(=!К и ю —.-=5,5 м/с. Интенсифицирующее воздействие скорости пара проивлаетси и прн Ке,)3,3.10 з. Однако при значительных температурных напорах средний коэффициент теплоотдачи при конденсации движутцегосч пар» мало отличаетсв от сь Опыты показывают, что при капечьной конденсации стекание конденсата с верхней трубки на трубку, лежащую под ней, приводит ~ незначительному уменьшению коэффициента теплоотдачи. В интервале значений ~,ыг /6 от 2 до 12 теплоотдача понижастсп примерно па 10 — ! 5с/э.
Интенсивность теплоотдачи при капельной конденсации очень сильно зависит ог примеси неконденсируюшихси газов (см. гй 14-5). тг в. Отдельные зАдачи тепнООимеи* пзи нОидеисАции ПАРА Конденсация перегретого пара будет иметь место, если температура поверхности стенки меньше температуры насыщения. Если же Г„.>1, то конденсация отсутствует и происходит теплообмец оангн фазнай жидкости (пара). При «онденсациз персгретосо пера температура его у стенки постепенно Снижается и конденсируется по существу насыщенный пар.
г ечла. та перегрева отдается при этом поверхности конденсата обычным конвектинным путем. Таким образов, копдепсируись, перегретый пар передает конденсату теплоту фазоного перехода и теплоту пере~рева. Кроче того, пар, не сканденсировавшийсв в теплообиеннике, отдает часть своей теплоты перегрева путем обычного конвективпого теплообменз; прп этом температура пзра снижаетгя. В случае полной конденсации перегретого пара каждый его килограмм отдает теплоту; г а=с+се„б1,р, где Ы Р вЂ”вЂ” ! и — 1; 1„,г — темпеРатУРа пеРегРетого паРе. Теплообмен при конденсации перегретого пара исследован еше вс в полной мерв.
Однако некоторые опытные данные по плсношой и капельной конденсацип неподвижного пара поаволиют считать, что при полной кондецсацив с достаточнон дла практики точностью коэффициент теплоатдачи может быть рвсгчгп аи по формулам дла супюго насыщенного пара. При этом вместо г в формулы подставляется г„.г. Конденсация влажного пара. Если пар авлястса влажным, то часть влаги будет выпадать вместе с канденсирующимси паром. Полагают, что наибольшее количество влаги, могущее выпасы иа по. 292 отдачу ззиэизрио теиумеа пленки «ои Хеэсзта. Г р гож!ч зз ТЕПЛООБМЕН ПРИ КИПЕНИИ ОДНОКОМПОНЕНТНЬФ Н(ИДКОСТЕЙ тэ-т. мекэннзм пРОцессэ теплООименэ ПРИ ПУЗЫРЬКОВОМ КИПЕНИИ ЖИДКОСТИ А. Режимы хшюпвя Кипением называется процесс ннтенснвнога цараобразования, происходящего во вйем объаче жидкости, находящейся прн температуре насыщении или несколько перегретой относительна температуры насыщения, с абразованвем паровых пузырей.
Процессы кипения икгеюг 296 верхности пленки конденсата, раино влагосодержанию сконденсировав; шегсся пара. Приблщкенные оценки покавывакгг, что при влажности в пределах да !Π— 20гй (по массе) ее влиянием на коэффициент тепло- отдачи можно пренебречь. Вопрос о влиянии влажности исследован еще недостаточно. Конденсация паров жидких металлов. Прн коиденса.
ции паров жидких металлов может иметь места как пленочная, так и капельная форма ковденсации. Термическое сопротивление жидкого металла очень мала, поэтому при канпенсации паров метал.чав взияние на теплгюбмен могут оказать термическое сапратииление фазового перехода н контантное термиче- Рг скос сопротивление. обусловленное Р =тра загрязнением стенки.
При этом тип сг "Р конденсации (пленочный или ка- га ю пельный) оказывает ~ораздо мень- Кз шее влияние на интенсивность теп- оаг лоотдачи. д!- Капельная конденсация наблгодается прн конденсации паров рту- !! ти. Пары щелачвьж металлов (натрий, калий), во-випнмому, дают в основном пленочную конвенсациик гп дг У жидких металлов Рг~!, не- учет инерционных сил и канвектив- "Г цог ного переноса ~сипоты может при- з,г св дт вести к вначитеиьным ошибкам. На 'йг г го юв юор рис. !2-16 представлевы результаты теоретического расчета (Л.
93) пле- Рвс. !В-гв. Веприне зиерииоизьх сзз и ночной конпенезции При ламинзр. о гзтэ зого эереисса тгэзз иа тепловом те»енин плевки. Здесь фв =а,/аи, и ф,=о.,/аиг! а, и а,— каэффициенты теплаотдачн прв конденсации нэ вертикальной станке и гаризонталыюй трубе с учетом инерционных сил и канвективаого переноса теплоты; пи э и низ в по формуле Нуссельта для вертикальной стенки и горизонтальной трубы. Согласно рис. 12-16 при Рг=0,01 теплоотдаче может понизиться примерно на 60(( !ю сравнению с данными формулы Нус. По данныи (Л.
170) коэффициент конденсапни для рида жвдкоче- талличгскпх теплоносителей примерно равен единице. большоепрактнческоепрнмененне в теплоэнергетике, химической технологии, атомной энергетике и ряде других областей современной техники. йКипение возможно во всем температурном ивтервзле между тройной и критическими тошамв для данного вещества.
В процессе фазового превращения поглощаетсн теплота парообразоаання. Процесс кипения обычно связан с подводом теплоты к кипящей жидкости. Различают кипение жидкости на твердой поверхности теплообмена, к которой извне подводится теплота, в ннпенне в объеме жидкости. При кипении на твердой поверхности образонанне паровой фазы наблюдается з отдельных местах этой поверхности. При объемном кипении паровая фаза возникаег сенопроизволыю (спонтанно) непосредственно в объеме жидкости в ниде отдечьных пузырьков пара. Объем!нос кипение может происходить лишь при более значительном перегреве жтщкой фазы относитечьно температуры насыщения при данном давлении, чем ннпанве на твердой понерхнопн. Значительный перегрев может быть пол)чен, например, прн быстром сброса давления в системе.
Обьемное кипение может иметь место при наличия в жидкости внутренних источников тепла. В современной энергетике н технике обычно встречаются процессы кипения на твердых поиерхностят нагрева (поверхности труб, стенки каналов и т. и.). Этот внд кипения в основном н рассматрнваетсядалее.
Мехагшзм тенлообмена при пузырьковом кипении отличаегся от механизма тенлоотдачи прн конвекцин однофазнзй жидкости наличием дополнительного переноса массы вещества и тегшоты паровыми пузырями нз пограничного слоя в объем кипящей жидкости. Это приладит к высокой интенсивности теп.чоотдачи при кипении по сравнению с конвенцией однафааной жггдксюти. Для нозниниовення процесса кипения необходимо выполнение двух уцчоовикй: наличие перегрева жидкости относительно температуры насыщения и наличие деитрои парообразования.
Перегрев жидкост» имеет максимальную великану непосредственно у обогреваемой поверхности теплсюбмена. Па ней же находятся дентры парообразовааия в виде отдельных неровностей стенки, пузырьков воздуха, пылинок и др. Поэтому образование пузырьков пара происходит непосредствеаао на поверхности теплообмена. Различают два основных режима кипения: ну вы рыси вы й з ил сночный. Кипение, прв котором пар образуется в виде отдельных периодически зарождающихся, растущих и отрываюп1ихся паровых пузырей, называется пузырьковым.
С увеличением теплового потока до некоторой величины отдельные паровые нузырькн сливаются, образуя у поверхности теплообмена сплошной паровой слой. периодически прорывающийся в объем жидкости. Режим кипения, который характеризуется наличием на поверхности пленки пара, обволакивающей эту поверхность и отделяющей ее от жндиасти, называется пленочным кипением (Л. 180].
р!нтенсивность теплоотдачн прн пленочном кипении значительно меныпе, чем при пузырьновом. 11нже будут рассмотрены механизмы теплообмена прн пузырьковом и пленочном режимах кипения. Б. Минимальный радиус луэырька Процесс парообразования можно разбкть на отдельные стадии.
К первоначальной стадии относнтси зарождение пузырьков н некоторых 294 центрах на поиерхиости нагрева. Затем происходит их рост и отрыв от этих центров. К завершаюгцей стадия относится движение пузырьков в объеме перегретой жидкости. Достигнув поверхности жчдкости, паровые пуаырьки лопаются. После этого образуются новые пузырьки и процесс повторяется вновь. Д(инимальный размер парового пузырька в момент зарождения называется критическим радиусом ()Сз). Он соответствует размер> неровностей оа поверхности теплообмена (центров нарообразования). При наличии пентров паровые пузырьки возникают при незначительных перегревах жидкости отиосительчо тем.
пературы яасыщения. При наличии малого колигества центров кнпенае жидкости имеет место при значительных ее перегревах. Критический радиус определяется из условий термодннамнческого равновесия фаз. Для возникновения иаровогп пузырька и существования его в дальнейшем необходимо, чтобьг сила давления пара внутри него была ие меньше суммы всех внешних сил, действующих иа паровой пузырек. В момент образования пузырька на него действугот две основные силы: снлв даалевия р окружающей его жидкости н сила поверхиостното натяжения па поверхности пузырька. Условие равновеспя спл для парового пузырька сферической формы определяетс» уравиеннем Лапласа: й =-р,--р== —,",.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
