4 (1176237), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

В этомслучае коэффициент теплоотдачи рассчитывается по следующейформуле:   N   t    W   n ,(2.5.5)где t – коэффициент, учитывающий изменение теплофизическихсвойств конденсата (для конденсаторов холодильных машин t1):3180,25 cт    п  Рrn t    п   ст  Рrcm .(2.5.6)v = Re0,04 – коэффициент, учитывающий волновой характердвижения конденсата.

Для горизонтальных труб v необходимоучитывать при диаметре трубы d н  20 g 0,5 .W – коэффициент, учитывающий влияние скорости пара впервом ряду. для хладонов:38(2.5.7)W  0,43Rе n 1 8 Рrn  .Здесь индекс «п» означает пар. В этом выражении:18Rеп Wп  d н, где Wп – скорость насыщенного пара в узком сеченииппервого ряда труб. для аммиака  W 2 W  25,7 n n g  ж  d0,08  d  N  0,50,84  1  1   0,84   n 0,07 н, 2.5.8)где   Gвх  Gвых , Gвх и Gвых – массовые расходы пара на входе вGвхпучок труб и на выходе из него; пн – число труб в пучке по высоте.При полной конденсации W = 1.Коэффициент п в формуле (2.5.5) учитывает скорость пара, помере прохождениягоризонтальных рядов труб и натеканиеконденсата с верхних рядов на нижние:1 6 ,(2.5.9) п  псргде пср – среднее число труб по вертикали для коридорного пучка иполовина этого числа для шахматного пучка.

Для труб,расположенных в круглой обечайке, пср определяется по формуле:Sпср  0,92 1S2n mp ,(2.5.10)где птр – общее число труб.Конденсация на пучке оребрённых горизонтальных труб.Коэффициент теплоотдачи определяется по формуле, аналогичной(2.5.5)   N   n  W   p   ,(2.5.11)где  p – коэффициент, учитывающий различие условий конденсациина вертикальных участках круглых рёбер и горизонтальных участкахтрубы, не занятых рёбрами:d F р  1,3 в  E 0,75  н Fophp0,25Fг,Fop(2.5.12)где Fв – вертикальная поверхность ребер; Fг – горизонтальнаяповерхность ребер и межреберных участков; D 2  d н2– приведенная высота ребра; Fор– полная оребреннаяhp  4Dповерхность; Е – коэффициент эффективности ребра.

Для медныхнакатных рёбер можно принять Е = 1.19   0,85 Т – коэффициент, учитывающий влияние торцов ребер, т.к.uдля мелко ребристых труб происходит стягивание конденсата сторцов рёбер силами поверхностного натяжения.Коэффициенты п и W определяются по формулам длягладкотрубных пучков.Конденсация на вертикальной поверхности. При конденсациипаров хладоагента на вертикальной стенке или трубе возможносуществование как ламинарного, так и турбулентного режимовтечения конденсата. Условные границы между режимами теченияопределяются числом Re, которое может быть представленоследующим образом:   x.(2.5.13)Rе r Для расчета средних значений коэффициентов теплоотдачи приконденсации неподвижного чистого пара на вертикальнойповерхности при ламинарном и ламинарно-волновом течении плёнки,т.е.

при Re≤ 400 может быть использована формула:   N   t   ,(2.5.14)или если выбрать в качестве определяющей величины число Re, то:Rе  0,95  Z 0,78   t ,(2.5.15)где Z  Ga1 3   .r Для области турбулентного течения плёнки при числахRe>Reпр = 400 хорошее соответствие с экспериментом даётформула:0,25Рr0,5жRе  89  0,024Рrж Z  2300Рr cm 43.(2.5.16)В формулах (2.5.15) и (2.5.16) все параметры конденсатанаходятся по температуре насыщения, за исключением Prст, которыйнаходится при температуре стенки.Если поверхность с ламинарным режимом течения соизмерима споверхностью турбулентного течения, то средний коэффициенттеплоотдачи находится по формуле: лН крLH кр L  T 1 20,(2.5.17)где л и Т – коэффициенты теплоотдачи, найденные соответственнодля ламинарного и турбулентного режимов течения плёнкиконденсата.Относительная протяжённость каждого участка Нкр /L находитсяиз условия Zкр = 2300 при Reкр = 400 или по формуле:1 53 H кр  2300 r 13 1    3 .g    (2.5.18)Конденсациядвижущегосяпаравнутритруб.Вконденсаторах холодильных машин происходит полная конденсацияпаров холодильного агента и скорость пара на выходе из трубы равнанулю (на входе в трубу средняя скорость пара максимальна и равна2W  = 4Qк /r″dвн ), всё сечение трубы может быть заполненоконденсатом.

Течение пара и конденсата обычно расслоенное и взависимости от условий протекания процесса может переходить изламинарного в турбулентное и наоборот (на входе в канал течениепара, как правило, турбулентное, а плёнки конденсата ламинарное).При определённых условиях может иметь срыв капель с поверхностиплёнки. Граница между расслоенным режимом течения ипереходным к кольцевому определяется числом РейнольдсаRе″пер (67)104, которое находится по формуле:Rе W   d вн4Qк."  r     d вн  "(2.5.19)Для определения среднего коэффициента теплоотдачи прирасслоенном течении хладонов и аммиака в горизонтальных трубахпри числах Re″ ≤ 4106 может быть рекомендована следующаязависимость:Nu  0,215Ga  K  Рr 0,25 We 0,25 ,(2.5.20)где We– число Вебера, учитывающее влияние капиллярных сил,действующих на плёнку конденсата.При малых скоростях движения пара отдельно для аммиакаможно пользоваться эмпирической формулой: 0,25 ,  2100  a0,167  d вн(2.5.21)а для хладонов использовать формулу Нуссельта (2.5.3).Для условий конденсации пара внутри шлангового змеевикасреднийкоэффициенттеплоотдачирассчитываетсякак зм   N  q 0F,15 , где  N можно определить по формуле (2.5.4).21Вертикальные щелевые каналы.

Этот случай характерен дляконденсаторов пластинчатого типа. По литературным данным,средняя теплоотдача в вертикальных плоских щелевых каналах сdэ= 2δ = 1…6 мм, высотой Н = l= 0,96 м при конденсации в них параR12 и R22 в диапазоне q= 1,25…39 кВт/м2, tn = 20…40°С,w”= 0,15…6,5 м/с обобщается уравнениями:  0,2   N  Rе" 0,12  Рr" 0,33 ,(2.5.22)вхпри 1,2·105 ≤ Rе"вх <4,5·106;  0,246 10 3   N  Rе"0,55  Рr" 0,33 ,вх(2.5.23)при 4,5·106 ≤ Rе"вх < 2,5·107Здесь Rе"вх =w"вхl/ν"; w"вх— скорость пара на входе в канал; αNрассчитывается по формуле (2.5.4).

Для каналов, выполненных изпластин ПР-0.2K (lпр= 0,44 м) ,средние коэффициенты теплоотдачипримерно на 30 % выше, чем для плоских.2.6. Теплоотдача при кипенииКипение на твердой поверхности в условиях свободногодвижения жидкости в неограниченном пространстве называюткипением в большом объёме. Этот процесс имеет два характерныхрежима – пузырьковый и плёночный (рис. 3).Переход от одного режима к другому характеризуется такназываемым критическим тепловым потоком qкр.

В таблице 4приведены эти значения для различных веществ при атмосферномдавлении. При пузырьковом кипении различают область малыхтепловых нагрузок (участок АВ) и область развитого пузырьковогокипения (участок ВС). В области АВ перегрев жидкости вблизиповерхности недостаточен для образования активной паровой фазы,поэтому интенсивность теплообмена определяется закономерностямитеплоотдачи при естественной конвекции. С ростом тепловойнагрузки и температурного напора увеличивается количество центровпарообразования и увеличивается коэффициент теплоотдачи. Этаобласть значений t (участок ВС) называется пузырьковымкипением.22Веществоqкр1  10-3Вт/м2qВ  10-3 Вт/м2вода1250-NH37005…10Таблица 4R224401…2,7R123600,76…2,7D10q,П узырьковоекипение10CП леночноекипениеq10t10BA t °C100,11101010Рис.

3. Характер и изменения q и αв функции от температурного напораВ окрестности точки В процесс кипения нестабилен (табл. 4)коэффициенты теплоотдачи могут принимать значения от min до max.На рис. 4 приведены в качестве примера экспериментальные значениякоэффициента теплоотдачи для R22 в этой области при увеличении испаде тепловой нагрузки (указано стрелками).Для температурных напоров, при которых работают испарителипаровых холодильных машин, процесс парообразования хладоновпроисходит в развитом пузырьковом режиме, а аммиака – впереходной области.

Кроме того, при расчёте коэффициентовтеплоотдачи необходимо учитывать некоторые особенности,обусловленные наличием пучка труб. При кипении хладоагентавнутри труб интенсивность теплообмена при относительно малыхтепловых потоках определяется гидродинамикой движения жидкойфазы и с увеличением теплового потока практически перестаётзависеть от скорости вынужденного движения жидкости.23Рис.4. Зависимость α и q при кипении R22 (tн=19  24 °С)1 – конвекция в однофазной среде, 2 – развитое пузырьковое кипениеИспарители холодильных машин работают при плотностяхтеплового потока, на 1,5—2 порядка меньших qкр1.

В зависимости отконструкции аппарата и условий протекания хладоагента в них могутбыть реализованы следующие виды кипения: 1) кипение назатопленном жидкостью пучке горизонтальных труб; 2) кипение напучке горизонтальных труб, орошаемых жидкостью; 3) кипениевнутри труб и каналов. При этом кипящая жидкость находится внасыщенном состоянии (в преобладающем числе случаев).Дляустановлениякачественныхиколичественныхособенностей процесса кипения, положенных в основу расчетаразличных испарителей, необходимо рассмотреть наиболее общийвид кипения — кипение в большом объеме. Гидродинамика процессав этом случае определяется парообразованием, а образующийся парсвободно удаляется с поверхности нагрева.Формула, обобщающая экспериментальные данные по кипениюразличных (в том числе низкотемпературных и криогенных) веществ,полученная в [16], имеет вид:nNu  C  Pe  K 0,63  K 0,5  ,t Pe  Rе  Pr , Pr  , К  r gl ,аr"2  l ,qRе , Kt r " g  ' "c T  'p н24(2.6.1)Nu  l  ,l   q  '  " ,где Tн – температура насыщения;l   q  '  " - это выражение представляет собой величину,пропорциональную диаметру парового пузыря при отрыве отповерхности и часто подставляется в качестве характерноголинейного размера l в обобщенные переменные, характеризующиесвойства двухфазных систем .При значениях комплекса N  Pe  K t0,63  K0,5 107,C=3,2∙10-5, n=0,75.При условии 105<N< 107, C= 0,101, n= 0,25.При значениях комплекса N< 107на механизм переноса теплоты,обусловленный процессом кипения, накладывается влияниемеханизма переноса естественной конвекцией в однофазной среде.В [5,6] приводятся следующие зависимости для коэффициентатеплоотдачи при кипении фреонов на поверхности одиночныхгладких горизонтальных труб (при qF = 103 104 Вт/м2):0,75 F    ( Rz / Rz ) 0,2 ,  С0  q F0нгде С0=31,1Ркр1/4Ткр-7/8М –1/8,F() =0,18+1,53 P0/ Ркр,иF() =0,14+2,2 P0/ Ркр,(2.6.2)РкрПа.при 0,02 ≤ Р/Ркр ≤ 0,06при 0,06 ≤ Р/Ркр ≤ 0,5Rz  3 ...

Характеристики

Список файлов ВКР