Основы теплопередачи (1094113), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Для газов Pr~1=const и, значит, критерий Pr можно исключить из обобщённых уравнений для определения

Критериальные уравнения для различных случаев теплоотдачи

(*) – эквивалентный диаметр, S – площадь поперечного сечения потока, П – смоченный периметр сечения (для труб круглого сечения dэкв равен внутреннему диаметру трубы), - средняя скорость теплоносителя. При движении в изогнутых трубах (змеевиках) значение вследствие дополнительной турбулизации потока в местах изгиба труб несколько возрастает по сравнению с прямыми трубами. Для расчёта коэффициента теплоотдачи в змеевиках при вводят поправочный коэффициент к расчётной величине для прямых труб:

где d – внутренний диаметр трубы змеевика, D – диаметр витка змеевика.

(**) - критерий Рейнольдса, модифицированный для мешалок, dм - диаметр мешалки, n - число оборотов мешалки в 1 сек, - вязкость перемешиваемой среды при средней температуре между температурами среды tж и стенки аппарата tст со стороны перемешиваемой жидкости, - вязкость среды при температуре tст.

Теплоотдача при изменении агрегатного состояния

Конденсация паров

Сухой насыщенный пар, поступающий в аппарат в качестве горячего теплоносителя, конденсируется на теплопередающей поверхности, выделяя большое количество теплоты. При этом образующаяся жидкая фаза – конденсат – выделяется на поверхности в виде отдельных капель. Происходит капельная конденсация. В реальных аппаратах поверхность теплоотдачи ограничена, а количество пара, поступающего на конденсацию, велико. Это приводит к быстрому слиянию капель и образованию плёнки, покрывающей всю теплопередающую поверхность. Общее критериальное уравнение для этого случая теплоотдачи имеет вид:

где Ku – критерий Кутателадзе – критерий фазового перехода, который служит мерой отношения теплоты, затрачиваемой на фазовое превращение, к теплоте переохлаждения (перегрева) жидкой фазы при температуре её насыщения:

где r – скрытая теплота парообразования (теплота конденсации), Дж/кг, сж - удельная теплоёмкость конденсата, Дж/(кг. К),

так как

то

где - определяющий геометрический размер.

C – коэффициент, зависящий от формы поверхности.

Для вертикальных плоских и трубчатых поверхностей C = 2.04, l= H (высота вертикальной стенки трубы), тогда

где для горизонтальной поверхности С =1,28, l = dн (наружный диаметр трубы), тогда

Ориентировочные интервалы значений коэффициентов теплоотдачи в промышленных теплообменных устройствах

Уравнение теплопередачи для плоской стенки при постоянных температурах теплоносителей

и для непрерывных процессов

Коэффициент теплопередачи

Коэффициент теплопередачи K показывает, какое количество тепла переходит в единицу времени от более нагретого к менее нагретому теплоносителю через разделяющую их стенку поверхностью 1 м2 при разности температур между теплоносителями 1 град.

Уравнение теплопередачи для цилиндрической стенки при постоянных температурах теплоносителей

где

линейный коэффициент теплопередачи, отнесённый к единице длины трубы, а не к единицы её поверхности, т.е.

, .

Расчет средней разности температур при различных направлениях движения теплоносителей

Перемещаясь вдоль поверхности теплообмена, теплоносители непрерывно изменяют свою температуру.

Диаграммы изменения температур

Если разность температур на входе в аппарат превышает разность на выходе не более чем в два раза, т.е. среднюю разность определяют как среднюю арифметическую:

Если разности температур отличаются более чем в два раза, т.е. среднюю разность определяют как среднюю логарифмическую:

В случае, когда теплоносители движутся навстречу один другому в противотоке (рис. б), действующая разность температур в каждом сечении аппарата гораздо ближе к средней разности , которая рассчитывается по тем же уравнениям. Противоточные процессы имеют преимущества в сравнении с прямоточными. Помимо более равномерного распределения разности температур вдоль поверхности нагрева при противотоке достигается более полное использование горячего теплоносителя. При противотоке более холодный теплоноситель с той же начальной температурой, что и при прямотоке, может нагреться до более высокой температуры, близкой к начальной температуре более нагретого теплоносителя. Это позволяет сократить расход более холодного теплоносителя, но одновременно приводит к некоторому уменьшению средней разности температур и соответственно – к увеличению потребной поверхности теплообмена при противотоке по сравнению с прямотоком. Однако экономический эффект, достигаемый вследствие уменьшения расхода теплоносителя при противотоке, превышает дополнительные затраты, связанные с увеличением размеров теплообменника.

Теплообменниками называют аппараты, предназначенные для передачи тепла от одних веществ к другим.

Вещества, участвующие в процессе передачи тепла, называются теплоносителями. Теплоносители, имеющие более высокую температуру, чем нагреваемая среда, и отдающие тепло, называют нагревающими агентами, а теплоносители с более низкой температурой, чем среда, от которой они воспринимают тепло, - охлаждающими агентами. Вещества, получающие тепло от источников и отдающие его через стенку теплообменника нагреваемой среде, называют промежуточными теплоносителями.

Характеристики

Список файлов реферата