4 (1176237), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Для этого необходимо уметь предсказыватьрежимы течения при заданных условиях работы теплообменногоаппарата и рассчитывать величины  или S.Следует иметь ввиду, что скорость вынужденного движенияжидкости в канале может оказывать заметное влияние наинтенсивность теплообмена при кипении только в области33относительно небольших тепловых потоков. С увеличениемплотности теплового потока увеличиваются турбулентныевозмущения жидкости, вызванные образованием паровой фазы наповерхности нагрева, и интенсивность теплоотдачи практическиперестает зависеть от скорости вынужденного движения жидкости.

Вэтом случае законы теплоотдачи не отличаются от закономерностейпри кипении жидкости в большом объеме.Существование того или иного режима течения двухфазногопотока определяется совокупностью ряда факторов: скорости потока,начального массового паросодержания (х 1), диаметра трубы, свойстви давления кипящей жидкости, плотности теплового потока и др.Возможные режимы течения хладоагентов в трубах приведены вработах [6,9]. Для определения режима течения в заданных условияхможно пользоваться картами режимов.

Одна из таких картпредставлена на рис.11, где  — истинное объемное паросодержание,Frо  wо2 / g  d , w0 — скорость циркуляции, Fr – критерий Фруда.внРазным режимам течения соответствует различный механизмтеплообмена,аследовательно,различныекоэффициентытеплоотдачи и определяющие его факторы.Определение коэффициентов теплоотдачи при кипении в трубахможет быть выполнено двумя способами: путем определениялокальных (или средних по участкам)  для каждого из режимов иусреднения их по длине трубы и путем определения среднегокоэффициента теплоотдачи для всей длины трубы.

В настоящеевремя в холодильной технике распространен второй способ какнаиболее простой. Следует иметь в виду, что использованиеуравнений для средних по длине коэффициентов теплоотдачи даетприемлемые результаты при идентичности режимов течения впроектируемом аппарате и в экспериментах, из которых полученырасчетныеформулы.Вследствиеэтогоограниченияпоприменяемости последних включают в себя не только пределыопытных величин q, w, dBH, но и величины паросодержания у входа ивыхода трубы х1 и х2 (либо длину трубы).34Рис.11.Карта режимов течения двухфазных потоков хладоагентов вгоризонтальных трубах: I — снарядный режим; II — волновой; III —расслоенный; IV— волновой кольцевой;V— кольцевойС достаточной для технических расчетов точностью [9]коэффициент теплоотдачи при кипении в трубах и кольцевыхканалах можно определить по формуле, в которой в качествеопределяющей скорости принята скорость парожидкостной смесиwсм= w0’+ w0”, всегда заданная по условию, если задача решается вграничных условиях второго рода (известно распределение удельноготеплового потока на поверхности теплообмена).

Приведеннаяскорость жидкости на выходе из аппаратаw0 вых’= w0(1-хвых) ,где хвых=М”/М - массовое паросодержание потока на выходе, аМ”=Q/η – количество пара, образующегося в аппарате. Приведеннаяскорость паровой фазы на выходе из аппаратаw0 вых”= хвых w0(’/”) .Эта формула имеет вид:35St  K '  p 1/ 3'  Pe'  1,25  K w исп 1/ 3 K s0,5 ,(2.6.17)где St   / C p   '  wсм  – число Стантона;K 'w  K w  " /  '  g / r ' w ;смK 'р  K р  '  " /  "0,5   p /   / g "0,5 ;Pe'исп  Peисп  " /  ' '  " / "0,5  g / r ' f   / g "0,5 .f –площадь поперечного сечения канала.В этой зависимости число St и критерий K'w рассчитываются поскорости смеси wсм. В K'w и Pe'исп входит скорость парообразования,которая определяется по плотности жидкой фазы g /r ' .

Эта скоростьпредставляет собой объемное количество жидкости, перешедшее впаровую фазу с единицы площади теплоотдающей поверхности заединицу времени.Формула (2.6.17) справедлива при условии, если комплекс 1/ 3'  Pe' Z  Kw K s0,5  0,3 10  0,5 . исп Область режимных параметров, где проявляется совместноевлияние скорости среды и процесса парообразования при большихпаросодержаниях потока определяется условием:0,01·10-5 <Z< 0,3·10-5.В этой области коэффициент теплоотдачи определяется поформуле:St  K '  p 1/ 31 / 3 0,002   K '  Pe '  K 0,5 s  w  исп 0,5.(2.6.18)При значениях удельного теплового потока q меньшихминимального предельного значения плотности теплового потока qпр(при данных w0, p ,q) , ниже которого процесс парообразования невлияет на интенсивность теплообмена коэффициент теплоотдачи вусловиях турбулентного режима движения можно рассчитать поформуле, предложенной в [18]:Nu = 0,023 Re0,8 Pr0,4,(2.6.19)36или по формуле М.А.Михеева [11]:St = 0,021 Re-0,2 Pr-0,57 (Prж/Prст)0,25.(2.6.20)Таким образом, при расчете коэффициента теплоотдачи поприведенным выше формулам (2.6.17)…(2.6.20) прежде всего нужноустановить к какой области режимных параметров относятсязаданные для расчета  условия.

Для этого необходимо сопоставитьзначения коэффициентов теплоотдачи кип и турб, рассчитанныесоответственно по формулам (2.6.17) или (2.6.18) и (2.6.19) или(2.6.20).В пределах пузырькового режима кипения жидкостей вусловиях свободного и вынужденного движения в трубах ипродольных некруглых каналах можно использовать зависимость,предложенную Д.А.Лабунцовым:α  b3 где b = 0,075+ 0,752 g 222, b3 ТкипTTкипкип "   '-  " 2/3и ΔТкип = Тстенки - Ткип .В настоящее время для расчёта средних коэффициентовтеплоотдачи широко применяют частные эмпирические уравнения.Их использование даёт достаточно точные для практическогоприменения результаты при идентичности режимов течения впроектируемом теплообменном аппарате и в экспериментах, наосновании которых получена расчётная формула.Вертикальные трубы и каналы.

Для средних коэффициентовтеплоотдачи, при кипении аммиака в вертикальных трубах и кольцевых каналах Г. И. Малюгин предложил следующее уравнение:Nu = 0,51 Re0,55 Pr0,89 Кр0,31[(’/”)-1]0,31,(2.6.21)полученное на основании экспериментов с трубой (d вн = 41 мм),кольцевыми каналами (dэ= 3; 7 и 11 мм) длиной l= 1,5 м приq= 0,5…14 кВт/м2, t0 = (-30…10) °С. Пределы изменения:37Re = 0,016…2; Кр = (11,8…33,8)·104; Рr = 1,74…2,07, х1 ≈ 0. Вуравнении (2.6.21) Nu   dэ, Re qdэ,Kp r 'Размерный вид формулы (2.6.21):pdэ.α  14,3  0,04t q0,55  d э0,14 .oСредний коэффициент теплоотдачи при кипении аммиака ввертикальных трубах и каналах при t0= –300 С и qF = 1 … 14 кВт/м2при полностью заполненных трубах в [5] предложено находить поформуле:0,24 .α  27,3  0,04t q 0,45 d вн(2.6.22)o FвнСредние коэффициенты теплоотдачи при кипении хладонов ввертикальных трубах определяются по уравнениям:в режиме пузырькового кипения ( x вх  0,02 )   Pd Nu  0,25  Re  Pr 0,69   1     0,31,(2.6.23)для кольцевого течения W 3,79   W q Fвых0,1 1  x  1 x где αW – определяется согласно уравнению:0,8 m 1  x  d1 3Nu  0,023μPr1,16μ μ ст ,(2.6.24).(2.6.25)0,14При кипении R12 внутри вертикальной трубы с диаметромdвн = 16… 20 мм, длиной h = 0,6 … 1 м для qF = 460 … 1400 Вт/м2наблюдалось неразвитое кипение:(2.6.26)α  100  q 0,25F ,для q = 140011600 Вт/м2α  7,22 q0,6F .(2.6.27)Для расчета среднего коэффициента теплоотдачи при кипенииR12 и R22 в плоских щелевых каналах с высотой до 1 м и ширинойщелевого зазора δщ= 1…4 мм можно рекомендовать уравнения,предложенные Б.

Б. Земсковым:при 0,025 < Re*< 0,25Nu = 3,0 (Re")0,3Bo0,33,(2.6.28)38при0,25 <Re*< 2,5Nu = 4,2 (Re")0,3Bo0,33Re0,2 * ,где Nu   dэ, Re" w "doэ, Во g  d2э(2.6.29)- критерий Бонда;qdRe  э - модифицированный критерий Рейнольдса,* rdЭ= 2δщ; wо - приведенная скорость пара.Уравнение обобщает результаты экспериментов, проведенныхпри q=1…10 кВт/м2; р0= 0,15…0,91 МПа; х1= 0…0,2;wρ= 12…1000кг/(м2с).Коэффициент теплоотдачи при кипении R12 и R22 в каналахпластинчатых испарителей ленточно-поточного типа примерно на10…20 % выше, чем для плоских каналов.Горизонтальные трубы.

Для расчета локальных по х и среднихпо режимам коэффициентов теплоотдачи фреонов могут бытьрекомендованы следующие интерполяционные формулы:для расслоенного и волнового режимов  рн 0,58 x -0,19 w 1   w2,(2.6.30)для снарядного режима  рн wq   w 1   w2,(2.6.31)для кольцевого режима1,5   w" r ' рн    wq  1  36,5 10 - 9   q  wq2.(2.6.32)Здесь  рн рассчитывается по формуле (2.6.9); w - коэффициенттеплоотдачи при турбулентном движении однофазной жидкости,39найденный по уравнению (2.2.6), если в число Re подставитьистинную скорость жидкости w' и условный диаметр сечения,занятого жидкой фазой:1     f сечd ус 0,785,(2.6.33)где fceч — площадь поперечного сечения трубы; w” - истиннаяскорость пара. Значения истинных параметров определяются поистинному паросодержанию, для расчета которого используетсяуравнение (2.6.16).Для условий полного (x2 = 1) и неполного (х2 = 0,45…0,9)испарения в горизонтальном плоском змеевике, включенном в схемухолодильной машины, были обобщены экспериментальные данныепо средней теплоотдаче (R12, R22, R502) и рекомендовано расчетноеуравнение [6]:Nu  С  Rе 2  К n ,f(2.6.34)где С - коэффициент, зависящий от условий кипения в трубе,Nu Re   d вн,w  dвн- критерий, характеризующий скорость парообразованияв трубе,K f = (хвых—хвх) r/(gl).

Для полного испарения п= 0,4; С = 8,2·10-3,для неполного п = 0,5, С = 9·10-4.Пределы изменения Re2/Kf= 109…0,7·1012.Средний коэффициент теплоотдачи при кипении хладонов вгоризонтальных трубах в [5] предложено определить по формуле:nα  С  q0,15Fвн  W  .(2.6.35)Пределы применимости формулы (2.6.35) даны в таблице 7.40Таблица 7W, кг/(м2с)60 120 250 4001500 1800 2000 25001500 1800 2000 25002800 3000 5000 7000РабочеевеществоR12R22R142650300035008000Сп23,432150,470,470,57Длярасчётаиспарителейивоздухоохладителейсвнутритрубным кипением технически чистых хладонов в интервалеt0 = –30  +30 С может быть рекомендовано следующее уравнение: W 0,45q F0,6 вн  d вн0 ,2  Р 0Р кр0,343.(2.6.36)Для определения среднего коэффициента теплоотдачи прикипении аммиака внутри горизонтальной трубы в [19] предложеноуравнение:2 /3(2.6.37)  W 1   p / W 1,5  ,где  p  13,7  2,33  P00,7 , а W находится по формуле (2.2.6).В [5] предлагается использовать методику, предложеннуюС.С.Кутателадзе, для учета совместного влияния кипения ивынужденной конвекции и коэффициент теплоотдачи при кипенииаммиака в горизонтальных трубах определять по интерполяционномууравнению:   w 1  б.о.

Характеристики

Список файлов ВКР