Исаченко В.П. - Теплопередача (1074332), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Прв составлении ляаграммы принято, что 1' <1„ Теплоотдзчей от парогазовой смеси к поверхности жидкости передается теплота 4, , дж/(мэ с) (аа !шаграмие этой величвне соответствуют состэвляк~щие 1,П,ПТ). Теплота рээ, расходуется в общем случае на испарение жилкости (г), „; составляющая 1) н частично моэгет передаватьгя теплопроводностью и канвекцией в жидкую фазу (составляющие П и П1; обозначим эту долю через йм). Тогда здесь 1, и (д1„/ду) „, — сгютветственно коэффициент теплопроводиости ньидкости и градиент температуры жидности па границе раздела фаз. теплота 4„= --дв(дгэ)дп) „ идет на подогрев поступающей лв испарение жидкости от 1' до 1 =1„, н частична может теряться а окружающук~ сред! через внешние ограждения жидкости. Тогда — 7,(д( .(дн),=1' л,гэ (1" — 1в)+рм ((4-44) где 4 — теплопотери в окружающую среду.
Если же 1'.>1э„, то злак 4 мснясчпя, происходит подтечка тепла к поверхности нспарепня нз жидкоспг. В этом случае испарение происходит не только за счет теплоты, переданной тсплоотдачей от парогазовой смеси, но и за счет теплоты, вносимой жидкостью н поступающей извне через ограждения канала. Учитывая сказанное, лля расчета теплоотдачи нажил попользовать уравнение 4 „=П(1,— 1 „) =Г1 Ш),.
(1, -1' ) тпйт. 1!4-48) здесь зная плюс берншя в случае 1' (1 „, знак минус — при 1'„,>1 „. Испарение может праисхолнть и из пористой пластины, разделяющей парогвзовую п жидкую српчы. распределение температур по толщине такой пористой стеню! было получена в й 2-!2. В случае нспаревня нв пористой стенки "'М гпс ! эквивалентный «оэффвцнспт тсплопрпэодвпстп порнстой стенки и заполняющей ее жндкосэи", 1 — температура пористой стенки. Уравнение (!4-45) может быть использовано н при нспаренви па пористой стенки.
(Тонере шый поток пара, направленный от пбверхности, изменяет поля температур н скоростей. что принодит к изиеневню янтенсненпсти теплоотдачи. Как было сказани ранее, теоретические работы показывают, по прн испарении, сублимации, адуве вещества через пористую стенку толщина теплового и гидродинамического пограничных слоев 346 йп «3 уьеличивагт*я; прп этом температурный градиент иа поверхности испарения уменьшается. а следовательно, уменьшается и коэффициент теплоотдачи.
Уменьшение теплоотдачи тем больше, чем больше плотность попс очного потока пара. Г оэффидиенты тепло- и массоотдачи зависят от формы и равмсрав ювсрхностн испарения, характера движения парогазовой смеси (свободное пли вынужденное, ламинарное илп турбулентное), физическая свойств жидкости и газа, кош!ентрации компонентов в Парогкзо- э м вой снеси н т. п.
гг Процесс осложняется н вследствие других причин. Дли г,э !", примера рассмотрим алиабати- , и ш, ческое испарение нз пористого чя . ~ „ьяг' 494 тела (рис. )4-9). Тепло, идущее на испарение, в общем случае поступает к жидкости непосредственно (Я .) и через скелет по- т .. г ~, рве!ого тела (Я,). Перенос теплоты Я, будет зависеть от теплоГгРОВОДЯПсиь СВайета СКШИ.'Га. Рве- Рис.
Ы-Я Теп. оээя яээгрзиээ прочесса четная поверхность ттплообмена эсээречэз гхпдхасти эзпагэ ь ыз и ох. Ррэ„ (пунптнрная линна на рнс. )4-9) не равна действительной поверхности тсплообмена. соответсгвучощев оисшней границе твердого тела н жндкостн (на рисунке выделена жирной линией). Вто различие будет тем больше, чем ниже уро- вень жидкости. — ~ыхг В пропсссс испарения жидкости нз пористого тела действительные по!с Ггм„ !Г аерхностн теплообмена н массообмена 7 различны, так как жидкость испаряет- Г Ф ..
// ся со сяоси поверхности; зто различие ф',Р ', †, 'у - " ,4' зависит от углубления жилкости. Как ~~;- .,'Н==: ;о',.Р— ,фЯ показано в (уй 381, испарение частично «щет н из очень тонкИх пленок жидко Р !4-з к пс агины эз попвстсго сти, прилегающих к меннску вгледсг~т.зэ вне капиллярных эффектов второго рода. Прн значительном углублении уровня жилкости перенос пара к расчетной поверхности во многом определястся сопротивлеаиелг капилляров.
Если проходные сечения капилляров очень малы, то течение в капиллярах характеризуется закоиачи течения разреженных сред. При испарении со свободной поверхноств большого объема жидкости так!к иаблюдаютгя особенности. Обычно парогазовый поток возмущает поверхностный слой жндности, в результате чего могут иметь место ввлнообразоввние и капельный унес жидкости в газовый поток. Назвюшыс причины существенно затрудниют получение достаточно обпшх зависимостей н зачастую игюпочают возможность сравнения межтт собой опытных данных, полученных в разлн пгых услошгях. Тецто. и массоотдача при нспаренни воды из металлической порвстой пластины в продольный паровоздушный поток вссдеповалась на кафедре теоретических ос«ов теплотехники МЭИ (Л. 59, 60).
Опыты (Л. 59, 60) проведены при услопвях, близких к адиабатическим. Соглас. 347 ча этому исследованию средний коэффициент теплоотдачи при турбулентном пограничном слое может бьггь определен по уран>ге>гик~ Р(пг= 4,55-10 ойе »Кк; 114-46) >де К=-г/сэй! — критерий фазового перехода; адесь б/=!» — 1,— температурный напор. В уравнении (!4-46) в качестве линейного размера принята длина пластшпо вдоль патока, ото штываемаи ат начала участка испарения. В качестве апредевяю~цсй температуры выбрана температура смеси вдали от пласттшы; в критерии вводятся параметры смеси. В опытах [Л. 59, 60[ критерий ((м изыенялса ат 1,3.10» до 1,65 1Оо; этому соответствовали изменения скорости и температуры паровоздушчога патона ат 9 да 1!5 м/с и от !2 до !4'С.
Средний темцератл рный напор изменялся в опытах от 6 до 60 К. Коэффициент теалаатдачн огнесен к поверхности пластины Р„ », Объем нар н пластине составлял 407л. Согласно опытным данным [Л, 69, 60) и другим исследованиям коэффициенты тепло- н массоотдачи уменьшаются ао мере увеличения содержания пара в смеси. Лля расчета массоатдэчи в [Л. 60) получено >равнение К вЂ” 2 10-»)( оо — ол -оо (! 4-47) о =! — е = — ' я Р' Р р»л — парцнальнае давление водяных паров у поверхности испарения; р »вЂ парциальнае данвегпгг водяньгх паров вдали от поверхности испарения; р †полн давление паравозд>шной смеси. Остальные ьрнтер>нл подобия такие же, как и в предыдущих уравнениях. Значение р».» берется нз таблиц водяного пара как давление насьпценив прн Г =1,.
Величина »ш изменялась в опытах от О,ООЖ5 до 0,0166. Как следует нз рассматриваемой рабаты, отношенве Р>гл/Хн» н равл!о постоянной величине н нвляетсл ф>нкцней сПецифичных крнтэрнсн, учитывалаших особенности совместна идущих процессов тепло- и магсоабиена: (7(аг/Ми»~) =0,7яоК. Сопоставление »равнений (14-46) в (14-47) показывает, что а/Р илн а//»л» от скорости нг зависит. Температура пористой стенки зависит от большого количества различных факторов. Расчет ее следует производшь по уравнению (2-130). Расчет упрощается при аднабатичсскам режнлле испарения. В этом случае температура поверхности испарения мавгет быть подсчитана по уравнению (14-42): г!7» „ Из ранее приведенных уравнений следует, чта -.ге бр=-р,о — р о.
348 Г .ач лжн ЛЧ гох ТЕПЛО- И МАССООБМЕН ПРИ ХИМИЧЕСКИХ ПРЕВРАЩЕНИЯХ чх-ч. асиаеиые сведеиия О химических пэееэллцеиивх 11роцессы теплообмепа, сопровождающиеся химическими реакпнями, имеют место в камерах сгорания разлачных двигателей (реахтпв. ных, газовых турбин н др.), в химическом производстве, в МГД установках, прн гиперзвукавых скоростях полета в плотной атмосфере и др)тнх с.ч учаях Химические реакции могут сопровождаться нылелением и.тх погло~лленнем энергии в различных формах — в форме теплоты, электр!лческай энергии нли света, механической энергии н др.
Нами будут рассмотревы только хнмнческне реакции, происходящие с поглощеянем теплоты (эпдотермнческие реакции) нлн с его выделением (экзотермн:юскне реакции). При эвам, как и в случае фазовых переходов первого рода, химические превращения неразрывно связаны с процессом тепло- обмена. Зачастую хнынческне реакции сопровождаются фазовыми изменениями.
Химические реакции могут идти как на поверхности тела, так и а жидкой среле, омывающей это тело. В первом снучае реакшпл назывз. ~отан гете рогеп ям и н, ао втором — го ма ген н ы и и. Вс.чн реакции происходят вдали от тела (вне пределаа пограничного слоя), то онн могут пе сказываться на теплоотдаче н теплаобмен в пограничном слое можно рассчитывать обычныки методами. В противном случае нужно учитывать выцеленне илн поглощение теплоты в пограничном слав нли непасредсгненна на стенке. В дальнейшем прежде всего будут рассмотрены процессы, происходящие в газовых смесях и на омываемых имн стенках. Такой вь1бар объекта рассмотрения объясняется пе только лучшей его нэученностью, на н значительным практвческим интересам к подобным чадачач.
Современная техника характеризуется рослом тепловых нагртзок, скоростей теплоносителей н других параметров. При высоких температурах рабочие процессы могут ншюбежно соправажлатьсн химическими превращениями. Так, например, как уже упоминалось в Е !1-3, прн гнперзвуковых скоростнх полета вследствие аэролинамического нагаева воздух может иметь нысокую температуру, прн которой пожег происходить и сущестненнан ионичаяия воздуха'.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
