Теплопередача. Учебник для вузов. В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел, 1975 (945106), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Температура пара вэтом'слое в среднем )(( отличается от температуры поверхности жидкО- ~! ~ сти. Перепад температур в столь тоикоы слое а в теории сплошных сред аоспрннимается как скачок. За пределамн киудсеноваюго паоя из-эа а соударений молекул температура въ~равниваетсв. Чем больше ыолекул, падающих иа жид- Рас. 1Х-З. Хавактев раскоСть, отйажаетса, ве кондексиРУЯсь, тем боль- ~~'ш~~~"""а "™"~~~'„'-'зм ше скачок температуры. Это учитывается козф. ав» ваеаглша коиаексафициентом коилеисацни. Коэффициент кои- опара. я е н с а п и и представляет собой отношение чисэа захватываемых ыолекул к общеыу числу молекул пара, ударяющихся о поверхность конденсата. В общем случае коэффициент конденсации ыожет изыеняться от нуля до единицы.
Поток пара, проходящий через кнудсеиовский слой к поверхности жидкости, будет равен р гнв от жидкости в пар †а сапом здесь сз — норышпная к поверхности жидкости составляющая средней скорости молекул. Результирующий поток, отнесенный к еливнце поверхности, будет )= (р с, — р, с,. ь ), кг/(ыа.с). Из кинетической теории газов следует, что е„=)Глз! !2я. Умножая ) на коэффициент конденсации й и подставляя значения Р,е„, и Р„,сэ„„, изюме по паРаметРам паРа и повеРхностн жидкости, полУчим уравнение Герца — Киудсепа: (! 2-3) здесь Т, и Т ь — соответственно температуры пара и поверхности конДенсата; Рз, Рзь, — Давление насыщенного паРа соответственно пРп температурах Т и Тю ! 1!ч †газов постоянная пара; Э в коэффициент конденсации; р =р ~2 Т; Р,=Р мй Т Формула (12-3) получена для сравнительно пРостой молекулярно1! модели.
Дальнейшие уточнения показывают, что коэффициент конденсации в этой формуле должен быть эаыенен функцией й/(! — 0,43) (Л. 130). Межфаэное терывческое сопротивление Определяют следующим образом: Т вЂ” Т„ л! (12-4) ! — г, ! )(мз мз — )! . э (12-5) Полагая, что переносимая через фазовуза границу теплота д есть только теплота фазового перехода, можно написать д=г/, гле ! определяется по уравнению (!2-3), г — теплота фазового перехода. На рис. 12-3 цриведены зна- чения скачпа температуры ф „и ю ! ~ ' — !п в в зависимости от давления кондепспрузощегося водяного пара и значения коэффициента конденсации й при д 29000 Вт/кл (Л. 6). Как следует из графиков, при малом коэффициенте конденсации скачок может быть Йв — значительныы, особенно при низк=цлззвгр ких давлеиинх. В последнем слу=епм р чае сопротивление Йе мажет быть сопоставимым с термиче.
з М . скин сопротивлением пленки кон- денсата Яз и даже значительно л большим последнего. Скачок юлл вв температуры увеличивается н а с увеличением ф элла ем пу ! Иэ ряда экспериментальных Рве. гз-з. Взяяяке зезкчпеы ксзззукпзелтз исследований вытекает, что при казлезсапзз к лазлеззя пара нз скачек ксндснеации чистого водянОгО текеературм г — ч пара с давлением приыерно рь >!О' Па с достаточным приближением можно считать, что температурный скачок на границе раздела фэа отсутствует и, как следует нз уравнения (12-2), Ввиду иедостаточностй данных о коэффициенте конденсации последнее соотношение часто используют и при расчете конденсации паров других неметаллнческих жидкостей. Термическое сопротивление пленки конденсата йк зависит от режиыа течения.
Поперек ламинарно текущей пленки теплота'переносится теплопроводностью, через турбулентную †дополнитель и конвекцией. Переход от лаыинарного течения пленки к турбулентному определяют по величине числа Рейнольдса пленки. Для пленки' где щ — грецкая скорость течения пленки в рассматриваемом попереч. ном сечении; б — толщина гшенни конденсата в этом же сечении; т— кинематический коэффициент вяэкости конденсата. Вычислеивмй таким образом критерий Рейиольдса являетсв местной величиной. Опытные данные различных авторов показывают, что критическое число Рейнольдса может изменяться в пределах примерно от бб до 500.
Наиболее вероятныы знагепием Ее,э длн случая конденсации практически неподвижного пара яа вертикальной поверхности полагают величину К Ее э=-400. Ламинарное течение жилкой пленки может сопровождаться волновым двюкением — рис. ВР4. Частицы жидкости, паходящаеся на поверхности пленкн, под лействиеы сггучайвьгх возмущений могут по. лучить сыещеиие, приволяшее к дефорыапии поверхности и отклонению ее от равновесною состояния. При этом воаникают силы, стремяшиеся вернуть жидкость К равновесию.
При стекании пленок большое значение имеет сила, обусловленная повсркностным натяжением жвлкости.Пок пейсгвием восстанавливающих снл жидкие шстици стрелгптся вернуться л к положению равновесия. Опнако па инерции они рве гзл пг„„ко. будут проходить положение равновесия, вновь испы- е тэ экие пневтывать действие восстановительных сгш и т. д.
На это «и «окхевсэтэ. движение наклапывается действие сил тяжести [Л. !331. В результате на поверхности пленки, подвергшейся случайному возмущению, будут возникать волны. Волновые движения, возникающие разновременно в различных местах от случайных возыущений, иалагаясь друг на прута, приводят к сложной трехмеряой картине процесса. Ламинарно текущая пленка обладает неустойчивостью относительно возмущений с достаточной длиной волны ь»б). При малых числах Рейнольдсэ возникающие в алое возмущения сносятся вниз оо течению.
Если же число Рейнольдса пленки больше иекоторош предельного Ее„, ь то образуется устойчивый волновой режим. ' Р!но ха в внтерээуре првиеиаекк чвгао Реавозькга, в сторон в каме ве квэеэкв де=из/~. мво раэиерэ првввт эк вьэвевтвиэ аваиетр, рвввиэ чб. т г, . Реэ м- отка в во когьлса пщ- Согласно (Л. 115] при периодическом волвавоы движении пленки, стекающей по вертикальной поверхности под действиеы сил тяжести, Мев,=б,56 ( — 1д — г1,,-)п, (12-6) Отсюда следует, например, что для мзды прн 1=!5 "С Ве, =5. Это значение Йе„в хорошо соответствует результатаы, полученным при эксперимектальноы исследовании (Л. 66, 158).
В процессе конденсации расход юзидепсата тесно свяаан с тепловым потоком. При конденсации сухого иасыщенпого пара последним отдается теплота фазового перехода г. Дж/кг. Кроме того, поскольку теыпература поверхности стенки меньше темперэт)ры поверхности конденсата, соприкасающегося с пароы, стенке отдается и часть генка конденсата. Происходит переахлаждение конденсата в среднем до температуры, значение которой лежит между аначенияыи теыператур поверхностей пленки (со сторонм пара) н стенки. Во многих практически важных случаях теплота переохлаждения пренебрежимо мала по сравнению с теплом фааового перехода. В этом случае тепловой поток (или его плотность) не иэменяютгя пп толщине пленки кондевсата. Пренебрегая теплотой переохлаждения конденсата, можно написать: Я=гб, (!2-7) где Я вЂ теплов поток, Вт; 0 в колнчестж1 конденсата, образовавшегося в единицу врэмени, или массоный расход, кг/с.
Расход конденсата в каком-либо произвольно выбранном сечении движущейся пленки есть 0 р в/=р гл51„где 5 — размер стенки в направлении, нормальиоы к плоскости чертежа (рис. 12-2). Слеловательно, вб=-О/р !,. На участке от х= — 6 до х образовалась О кг/с конденсата н в единицу времеви была передана теплота Я=дг"= =пй/у=гб. Оввода вл а чх ам Йе= — „= — „ р 1 гр,р (! 2.8) Такиы образом, прн иезяанных условиях число Рейнольдса помиыо своей обычной роли гидродииамического критерия нвляез'ся еще и величиной, определяющей интенсивность теплообмена.
Так как Ц=уу — --ух/,=гб=гр вб/., то, учитывая, что г 1 г д= — ! у1/х и в= — ) в„оу, т 1 э е ьюжво написать: — =) удх и — =-грв~вл/у г ! (при этом г н р„считаем постоянными). 268 Првравняа правые части последних соотношений и продиффсреицировав левую и правую части полученного уравнения по х, окончатсльио получим следующее уравнение дли местной плотности теплового потока; л Г л = гр — „1 ам(йь (12гр) е Уравнение (12-7) позволяет вычислить плотность теплового потока, если известно распределение скоростей в плевке. Различают конденсацию двяжущегосн и неподвижного пара. При продольном движении пара силы тренин, аозннкаюшде на границе раздела фаз, могут как подтормажнвать, так и ускорять пленку конденсата в зависимости от взанмното направления движения конденсата и пара.
Конденсируюшийся пар ие может быть абсолютно неподвижным, так как плотность жидкой фазы р отличается от плотности паровой р,. ПРи состоЯнии, далеком от кРитнческого, РмЭ'Ра. ПаР, конденсиР)ющнйся у стенки, сейчас же вогполпяетгя новымя порциями, прятекзюшимн из основной массы последнего.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
