Теплопередача. Учебник для вузов. В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел, 1975 (945106), страница 69
Текст из файла (страница 69)
При дальнепшем развитии процесса ыат перепад продолжает несколько уменьшаться, а затем он возрастает за счет резкога уменьшения теплоотдачи. Последний случай, связанный с ухудшением теплоотдачи, отдельно принеден на рис. 13-15. Он показьшает характер изменения коэффициента теплоатдвчн и температурьс поверхности в области ухудшения тсплоотдачи [Л 78), Рис. !З-сб Нзие«с««с «в 1, «а ллн е швт««аль «а«ртеи з облает«т»тес«с««а те хаатх«чи. л=«»ч« -ма«тс ' н«-с,ы 1«'и. Л. Х(зиенение теллерагуры ла аерииетру еаризантпльнод трубы Излсенсние температуры по периметру горизонтальной трубы в условиях кипения воды прн давлениях, блиаких к критическому [Л 167), показано на рис. 13-16.
Нанболыпая неравномерность распределения температ)ры, а следовательно, н теплоатдачи относится к расслоеннай структуре патака (кривая !), наименыпая — к стержневой (кривая 2). Стержневому режиму соответствует наибольшая теплоотдача. Условия 3!6 геплообмена при кипении в трубах в змульсионно-пробковой области. близки к условиям теплообмена в большом объеме. Значения коэффициента теплоотдвчи при стержневой структуре потока в трубах могут быть несколько выше, чем при кипении в большом объеме.
13-3. РАСЧШ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ ПУЗЬЮЬКОВОМ КИПЕНИИ В УСПОВИЯХ ВЫНЮКДЕННОЙ КОНВЕНЦИИ В ТРУБАХ В этом случае интенсивность тсплообмена определяетсп взаимодействием факторов, опредоляющнх интенсивность теплсюбмена при кипении жидкости (а»), н факторами гпдродинамического воздействия на пее, обусловленными вынужденной конвекцией (а ). Расчеттеплоотдачи в условиях вынужденного движения двухфазного потока выражается фупкнпональл!ой зависимостью ((Те .-)!е»р) г Тчн, /(Ре, Ре„рг), где число ((е=-шг//ч определяется по скорости циркуляции жидкости 'ю=6, //р .
1(а практике используется иитерполяциопная зависимость. (Л. 98), которая лля теплоотдачи перегретой жидкости имеет внд ,ш" ! — (13-!8) м Ь „ — , ! Лля отношения а»/а„, меиягощегося от 0,5 до 2 (рис 13-17). Прн величине это- д го отношения менее 0,5 приннлгают а=- =!ив а если а /а.>2, то а=.а»; здесь ач — коэффициент теплоотдачп, рассчитанный по формуле развитого капни!я (когда скорость пе влияег на твплообмвя); а -- коэффициент геплаотдачн, рассчитанный по формулам конвектив- р нога теплообмепа однофазной жидкости (когда кипение не влияет на теплооб- Раг.
13-!б. И»ыевенве избыюч»»сй л1сн). Из гйафика слелрст, что пРота- м „ы н а ер ме у женность области, в которой а.=/(а, б). прв «ивеиаэ жалкости внутр» гс. очень мала. р»с»»жжсй трубы. 3авнсимость (!3-18) справедлива ! - р «а» .« ° . !— при срсдинх объемных наросодержания\, ш ж»»»в бр г»в. не ирсвь»шающнх 70%. Прн высоких паросодсржаниях скорость циркуляции недостаточно полно учитывает конвсктнвную составля!ощую теплоотдачн. Поэтому расчеты теплоотдачи проводятсн с учетом внтенспфнцнрулощего воздействия нспшпой скорости движения потока в ядре (Л.
14, 169, 187). !У.б. механизм теппооамана при пленОчнОм кипении жидкОстн Пленочное кнпеьве наблюдается арн закалке металлов в жилкой среде, в ряде быстродействующих перегонных аппаратов, прн кипенна криогенных жидкостей, прн охлаждении жидкостью ракетных двигателей па химическом топливе и атомных ракстлых лвигателей. Прн высоких давлениях абсолютная величина а при пленочном кипении становится значительной (рио.
13-!8), поэтому пережога кипятнльной трубы 313' нс происходит, юти темперитуриый напор между стенкой и жндкостьЮ заметно повышается. Это дсланг допустимым использаваш!е процессов теплообиепа с пленочным кипением также в различных парогенерирующих устройствах 1Л. 121. В реакторах прямоточного тина охлаи!дающая вода поступает в яелогретом состоянии, з выходит в ваде перогрстого пари. В ганом реакторе ио э!ере течения иарожщянпй смеси коэффициент теплсотда н! изменяется по закону копвскцив одиофааяого потока иа входном и вы- гм фйч' и . аи! а!.ач -Г- оаи' гич — о„! г и гхи га гдг г го!гаага ! Рис 13-1У Отаоыаииа оафф! а о Ла и к ииееи и аа«иоио!е «хкоии! ! — г и-ВЛ вЂ” ае ° !о' п, ена — аи! !.
а — а — а и! а и Но-ю! ° и' и. о-ол-г,а! ходном участках, а на промежуточном участке — по законам кппеш!я в условиях пузырькового и пленочного режимов. При пленочном кипении теплоотдача значительна ыепыие, чем при пузырьковом. Однако благодаря большому расходу пара температура поверхности остветгл ниже температуры плавления материала и разрушения поверхности теплсобмека пе происходит. Поэтому пленочный режим «ниенна имеет большое практическое значение. Как отмечалось выше, при пленочном кипении жидкость отделена от обогреиаеиой поверхности паровым слоем.
Теплота к поверхности раздела фаз поступает через малотеплопроводнмй слой пара. В условиях своболиого движения коэффициент теплоотдачи мало изменяется с изменением теплового потока (рис. 13-18). Влишше давленая и фианческих свойств на теплоотдачу сохраняется существенным, как и при пузырьковом шшенни. Через паровую пленку кроме теплоты за счет коивекции и тсплопроаодиости л!ожет проходить теплота и за счет лучистого теплообмена. Поэтому на коэффициент теплоотдачи илиякн еще иоэффицпанто! излучения поверхности теплообмена, поверхности жидкости, а также иалуча!ощие спойства самого пара.
Даля лучистого переноса теплоты 318 а., зг,ф~злЗ Т,РЗ. Р' а, аззрн1"з.хз рзз.иг 1фж в" „з (ю 11 Т,МЗ Рнс. 13 13 ихвяхиз р нх а пра кипении всхк ва юрнзснтваьчоз провозсхг «з хронелв. Л 1 ам, Π— Р н А -хз1 Π— зж ч — аи Π— 1,! . 1Р п . резко увеличивается по мере увеличения перегрева жидкости. Обе фюрмы переноса теплоты †конвективн теплообменом и излучением— оказывают взаимное влияние друг на друга.
Оно проявляется в том, что пар, образующийся благодаря излучению, приводит к утолщекию паровой пленки и соответствующему уменьшению интенсивности переноса теплоты за счет конвекцпв и теплопрояодности. Прн пленочном кипении аасыщенной жидкости тепловой поток, отводимый от поверхности нагрева, расходуется не только на испарение слоев жидкости, расположенных на границе паровая пленки.
Часть отводимой теплоты идет также иа перегрев пара в пленке, так как средняи температура паровой пленки вызпе температуры насыщена». Прн пленочном кипении подогретой жидкости теплота, которая проходит через паровузо плевку с поверхности кипения, частично передается в объем жидкости путем конвенции. Интенсивность конвективвого переноса теплоты в объем жидкости зависит от недогрева и скорости циркуляции жидкости. Оба фактора влияют па теилоотдачублагоприятно. !З-т.
таплООтдАЧА при иАминАРнОм двюнянии ПАРОВОЙ ппвнни а=0,943тр Т Р,АМ (13-191 319 Расчетные данные для теплоотдачи при пленочном кипенны можно получить теоретическим путем. Для этого испольауется приближенная физичЕская модель, аизлогичнзя принятой в теория пленочной конденсации пара (в 12-2). Иденти пи н исходная система уравнений и условий однозначности. Решенке лля среднего коэффидиента теплоотдачи нертнкальной стенки яысотой Ь имеет вид; Средний ьоэффипиент теплоотдачн ора гшпеаи» жидкости иа наружной поверхности горизонтальною ~в!а!!апра лнаметром г( выражзется завнснмосгью а — 07281 '.
г !ш — г )к (13.2йй 1;аш Последние две зависимости формально совпадают с расчетвымн уравнениями для теплоотдачи прн нлеиочной конденсации пара на холодной стенке. Зависимости для теплоотдачн учитывают перенос теплпты поперек паровой пленки только путем теплопроводности. Л)чистая (радиационная) составляющая коэффициента теплоотдачи вшжет быть найдена расчетным путем (гл. 18). Прн )чете действия снл инерпии в паровой пленке н касательных напряжений на границе ее с жидкостью наряду со слоем пара (рнс. 13-!9) рассматривается пограничный слой жидкости.
Поэтому исходная актема дифференппальных ураннений энергии к движения для паровой пленни Лополняетсн аналогичной системой уравнений для пограничного слоя жидкосыг.При этом граничное условие лля поверхности раздела паровой н жилкой фаз принимает ввп: д д дэ дэ Условие непрерывности процесса масссобмена в поперечном направлении к поверхности раздела представляется зависимостью р„( — ш — гэ „) =-- р ( — ю — в )1 (13-22) при у — ьсо; ш„=О; 1=!»; б — толщина плевки. Прн таьом )точаенном подхсле следует учитывать глюке перегрев пара в пленке. Результаты численных решений для распределения скорости и температуры (Л. 79) приведены на рис.
13-20 н 13-21 (Рг= 1). Из ннх .следует, что хара!стер распределения скорости н температуры в паровой пленке аналогичен аютветствующим профилям в пограничном слое однофазной жнлкости в условиях свободной конвекпии. При ыалых температурных на- 3 ) +г порах распределение температуры иыеет практически г г линейный характер. 4, В отличие от пленочной коиленсацни пара в рас- сматриваемом случае на распределение скорости г оказывает влияние параметр р„р /рчр . Скорость на поверхности раздела фаз обращается в нуль только l / для жидкостей с очень малым значением параметра р р /рмр . Скоргкть движения самой паровой плени! э увеличивается с )веллченнем указанного параметра, так кан этовгу соответствует меньшая сила трения, рас !3-!Э.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
