Никольский Б.П., Григоров О.Н., Позин М.Е. Справочник химика (Том 5) (1113399), страница 87
Текст из файла (страница 87)
о нов еменном Если ела е н спокой о Е бо п к йное кипение жидкости происходит при одн р о фо м лам вынужденного вынужденном ее течении, то расчет сс производится по формул течении. р , , т ача опреде- 62. ласть пуз рьк . Об ыр оного режима кипения, в котором теплоо д воле стане интенсивного движения пар ы уовх плнется конвекцией жидкости д фф еплоотдачн а зырян, характеризуется значительным у ным велнчеинем коэ ицнента т с ростом температурного напора, равного б!=П» — !ссс (тле стенки; ! „ — температура насыщенна) Пузырьковый режим существует до момента слияния пузырей р нв ную паровую пленку на поверхности нагрева, ч р , что п оисходит обычно при впал ! 574 при 1.
10с < Ог Рг < ! В„= '42 [б [тст, стс)[ (ЧП-95) Значения А, и Аз для днфенильной смеси при б<40 мм дл форму ( я л (Ъ'П-95) и (ЧП-96) приведены ниже: т 'с .. 50 100 150 200 250 300 350 400 А!... 169 221 269 330 358 434 478 505 А,... 55 66 75 86 90 103 109 114 Если бл.40 мм, значении А! и Ас нужно умножить на поправочный коэффициент ср б, мм . 40 50 60 70 80 90 100 200 300 ср ...
1 1,21 1,42 1,63 1,83 2,03 2,22 4,04 5,79 (ЧП-98) о,з! цгс одв Рж !лж Здесь 4»р — критическая удельная тепловая нагрузка, вт/м'! ?сж — динамический коэффициент вязкости жидкости, н ° сгк/мс; ڄ— теплапроводиость жидкости, ат((л! ° грод); р, и рс — плотность жидкости и пара. лг(м'! г — теплота парообразования, дсс/к; 7»лс — температура насыщения, »К; а — поверхностное натяжение на границе раздела между жидкостью н паром, н(м; с,» — теплоемкость жидкости, дж/(кг ° град).
Физические величины для подстановки в формулу (ЧП-98) берутся при температуре насыщения ~Г»»с д. е. прн температуре образующегося пара, велнчнва которой определяется внешним давлением [ЧП-2). Форл!ула (И1-98) не учитывает влияния вынужденного движения жидкостей (которое увеличивает д р) и состояния поверхности нагрева. Для воды, кипящей при атмосферном давлении, область пузырькового кипения ограничивается тепловыми нагрузками 5800 — 1,16 а!Ос ат/мс и, соответственно, температурными напорами от б!=5 грод до б!»р — — 25 град. С ростом давления ст р сначала увеличивается до максилсума, затем уменьшается. Критические значения для других жидкостей иные.
Так, при кипении бензапа в тех же условиях д р — — 4,65 ° !Ол аг/мс н 51»р=47 грод. 63. Область пленочного режима кипения существует при бг>б/»р и характеризуется резким падением коэффициента теплоотдачн. Если осуществляется паровой обогрев, то тем самым температурный напор задается независимо от процесса кипения. Вовннкновенне пленрчного режима при этом влечет значительное (но плавное) снижение коэффициента теплоотдачи, снижение теплового напряжения паверкностн нагрева н уменьшение производительности аппарата.
Если осуществляется злентроабогрев, то прн любом режиме кипении устанавливается теплонапряжение д поверхности нагрева в зависимости от расхода электроэнергии. При переходе через критическое значение 4»р пузырьковое кипение сменяется пленочным, коэффициент теплоотдачи сс скачкообразно уменьшается прн неизменной тепловой напряжесшости поверхности нагрева, разность температур резко возрастает, температура стенки повышается, н возможен ее пережог. В промышленной практике обычно не применяют пленочный режим кипения.
Подробнее о кипении при пленочном режиме и значении второй критической тепловой нагрузки ппи переходе от пленочного режима к пузырьковому см.[Ъ'П-1, Ъ'П-3 — ЧП-5, ЧП-10[. Рлсчетные оормрлы для прзырькового Режимл кипения 64. Теплоотдача при кипении чистых жидкостей н растворов изучена еще недостаточно. Предложено несколько критериальных уравневин. Ниже приводятся некоторые из них.
65. При пузырьковом режиме кипения в большом объеме (в условвях естествевной конвекции) для всех жидкостей, смачнвающих поверхность нагрева, и ' Н литературе сслнснны а„ а ас яззывсмт таюсс ис»сямсньмыма, ар»Лес»ними. кр»!асс!анр. тп. теплоовмеи н теплопеэедлчл «кк« "'" 'меч.град 10 д б ю/дг /О , аа 4Р э или (Чи-101) (ЧП-!02) А~'~ ~бэ'~ Следовательно о,з =ХО' 104 д б аш' В зтих формулах гд д б 4 гд гдэ (ЧП-1ОЗ) (ЧП-104) к«аа Дю— мг.ч гдэ 4 бд/О уд'О Рис. Ч11'й.
Зависимость аккк = 7 (Д/ 1ккс) дла воды. (Ч!1-108) . (ЧП-108) Рг. Рг= —; Л ' 19 Экь 1Зг длч любого давления вплоть до критического рекомендуется следующая фор,а,езз~ »,Рм Рк/ ~а/ Р и ккс Обозначения и определяющую температуру см. фор у у ( - ). о и л (УП-98). Высота слоя жидкости над нагреваемой поверхностью практически не влияет хиос в нагреве вынужденного двяжения жидкости и условий смачиваиия позер т Расчет по пей можно производить лишь прн наличии надежных данных по фиа а иом значеДля удобства практических расчетов формулу (ЧП-99) при задан о иии 7„, (или р) целесообразно привести к следующему вцпу: аккк=АО' (ЧП-100) 1цозз~ ~еезз Ло,эз А=7,77. 10 — /1 ~ /1 цщ о,пт о,зг р„[ '» а,г р„с„; Для волы формула (ЧП-99» приводится к следующему виду: а) если давление р выражено в ат ат„3,146а~рц~з гт/(мэ град) или ак„„= 45,4 61 азр ет/(мг ° град) б) если давление р выражено в и/мэ аккк 0 ббг/ ' рц гт/(мэ ° град) или 0 148 д1эи рэр ювКлгэ град) (ЧП-106) На рнс Ч11-27 н ЧП-28 представлены графические зависимости лля определения теплоотдачн воды при пузырьковом кипении [УП-2).
66. При пузырьковом кипении в трубах вертикальных испарителей с естественной циркуляцией, а также при кипении в большом объеме в условиях естественной циркуляции применяется формула [0-2): Кэ,з Ро, или, в развернутом виде, "ккк 78!» к,з эр е,аз о,з е,з ч ' овзг 'Ро с Р Здесь Р»цмт — зг/ —; К Р„г0,078 / Рс ) ' 1рк ТЕПЛООТД4Ч4 ПРН КНПЕННН ЖИДКОСТЕЙ Л вЂ” теплопроволность раствора (жилкости) „аг/(м. град)1 кости, кг/м; р — платность пара. кг/м" рс — плотность пара при давлении (абсолютном) р=! аг, кг/м'; а — поверхностное натяжение, и/лп г — теплота испарения, дж/кг; г — удельная теплоемкость раствора, дж/(кг град); Р— вязость раствора, и ° сгк/мэ; д — плотность теплового патока (тепловое напряжение, тепловая нагрузка), вт/мг.
Форм>лы (ЧП 107) и (ЧП 108) применимы в следующих пределах р„к,=0,1,. 72 аг; Рг 0.8 —:100; при 6=9000 —:1150000 аг/м'. тата ачк'мечевому гд' 7 агд'бд/дг 7 аэпкб д/О' 7 агбг Рис ЧП 28 Зависимость = у (а 1 для воды. пересчетк си11кка«/гмк ч-крат=1,1югадмэ град». Для кипения в вертикальных трубах формулы (УП-107) н (ЧП-108) дают согласующиеся с опытом результаты при соблюдении оптимального уровня в трубах. 67. При оптимальном уровне создаются такие условия циркуляции, когда жидкость кипит внутри трубки практически по всей ее высоте. При меньшем уРовне увеличивается верхний участок трубы с повышенным паросодержанием; прп большем увеличивается нижний участок подогрева жидкости. В обоих этих случаях коэффипиент теплсютдачи прн кипении снижается [УП-18).
В заводской практике оптимальный уровень устанавливается по водомервому стеклу (см. стр. 622). В первом приближении оптимальный уровень прн кипении растворов разлечной концентрации можно определить по эмпирической формуле [О-2, ЧП-18[: окг 0~+00014 (Р р ) (УП-109) Здесь Н вЂ” высота трубы, лг; Нс — оптимальный уровень раствора в трубках, м, фнксяруемый по водомерному стеклу; рр н р, — плотность раствора и воды, кг/мэ. уп.
теплоояиеи и теплопеведхчл 68, Часовой расход жидкости 6 определяется по формуле: (НП-110) 0 = 0,785 Отп. 3600юмрг кг/ч где Π— внутренний диаметр кипятнльной трубки, м; п — числа трубок; шл— скорость циркуляцни, м/ггк, пряблнженво определяемая па графику на рис, Н!1-29; рэ — плотность раствора, кг/лг' ОО 69. Кратность щ1ркуляпии С (НП-(8]: ОБ П кг С= — —— Пг кг (НП-111) йг Здесь йг — количество испареннай валы, кг/ч. При пузырьковом кипении применяются также О формулы Кутателадзе (Ъг]1-4], Кнчнгина н ТабнлеО йг Ог Об ОО гг вича (ЧП-7] н др. Кллг Приведенные расчетные формулы не могуг ахвал тнть все разнообразие условий геплообмена прн кнРнс.
ЧП-29. Зависимость пении. Поэтому результаты расчетов рекомендуется /и сопоставлять с опытныл1и данными илп с змпнрн- 1"а=у ( ш )' ческнмн уравнениями, например с формулами, приведенныь1и в (ЧП-4, стр. 176 — !79]. 70. 0 расчете теплаотлачи прн кипении жндкометаллнческях н органнческих теплоносителей см. (ЧП-13]. теплоотдлчл НРИ пскусственноп циякуляцни Рлствояов В ВЫПАРНЬ1Х АППАРАТАХ 71. Применение искусственной цвркуляцин раствора наиболее эфйжктнвно прн умеренных тепловых нагрузках О=ЗОООΠ—:46000 эг/м' (Ч11-!8]. При кскусственной циркуляции раствора в указанных пределах тепловых нап>узок теплоотдача црн кипении повышается вдвое по сравнению.
с теплоотдачей в тек же условиях, но с естественной циркуляцией раствора. 72. Коэффициент теплоотдачи при кипении с искусственной циркуляцией прк О=ЗОООО-Ь46000. гт/мг можно приближенно рассчитать па формуле вынужденного конвективного теплаабмена без изменения агрегатного состояния: Нп= 0021 Йеа'з Рте'4э (ЧП-112) Рг Эта формула соответствует формуле (НП-45) прн — = 1. Обозначенпя Ргсл см, формулу (ЧП-45).
0 прнближенном расчете коэффициента теплопередачн в выпарных аппаратах с искусственной циркуляцией см. ]0-1, НП-!0]. Теплоотдача прн конденсация чистого сухого насыщенного пара (не содержащего некоиденсирующихся газов) 578 73. Конденсация называется пленочной, если образующийся конденсат сл1ачиаает поверхность теплоабмева, н капельной, еслк он ее не смачивает. В химической технологии главным образам имеет место пленочная конденсация (нсключенне составляет процесс, идущий в конденсаторах ртутного пара, гле происходит капельная конденсацея]. ТЕПЛООТДАЧА ПРН КОИДЕНСАЦИИ ЧИСТОГО СУХОГО НАСЫЩЕННОГО ПАРА 74, Интенсивность теплообмена завнскт от свойств конденснрующегася вещества, а также от скорости движення пара ю» и от режима течения пленкн конленсата. т.
е. ат Йелл (НП-4] Йе„ гв бе Рж аж (ЧП-113) мж я Прн конденсации пара на вертикальных поверхностях Йе можно определить по выражению Йее, ОН (НП-1Г4) ржг Прн конденсации на г расположенных олна над другой горизонтальных трубах с наружным диаметром 4(ллэ м: и "ларгО Йе (ЪЧ1-115) Здесь ггж — скорость стенания пленки конденсата, м/сгк; Омл — толщнна пленки конденсата, м; рж — плотность нондеисата, кг/м'„рж — вязкость конденсата, и ° сгк/мл; 6ж — массовый расход конденсата в самой нижней точке поверхности конденсации. отнесенный к ширине последней, кг/(м ° сгк) (ЧП-5]1 д — удельная тепловая нагрузка, эт/мт; и — высота вертикальной стенки, м; à — тснпата КОНДЕНСаЦИИ, дж/Лг; 4(млр — НаРУжНЫЙ ДИаМЕтР ГОРИЗОНтаЛЬНай 1РУбы, и; г — число расположенных друг над другом горизонтальных труб.
75. Предлагаются два варианта расчета теплоотдачи при пленочной конденсации насыщенно~о пара а] В качестве определяющей температуры ллн параметров конденсата ппннпмается средняя температура пленки 1„„ =0.5(1„+1„,ь) — см. пп. 76 н Ж. б] В качестве определяющей температуры для всех параметров принимается температура насыщения пара 1„„, (ЧП-41 — см. пп. 84 я 88. КОНДЕНСАЦИЯ ЧИСТОГО НАСЫЩГННОГО ОАРА НА ВЕРТИКАЛЬНЫХ поверхностях 76. При определяющей температуре (для параметров конденсата), равной теыпературе пгенкн, малых скоростях движения пара н ламинарном течении пленки конденсата (Йелл,, < 100) коэффициент теплаотдачи сс рассчитывается следующим образом. ПРн скоРости паРа юм<10 м/сек нли, точнее, пРн Р„ют <30 обобщеннаа зависимость для вертикальных труб имеет следующий внд [Ъ'11-Ц: Мп = 1,15(0я.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
