Теплопередача. Учебник для вузов. В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел, 1975 (945106), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Суммарное термическое сапротввленне 2)с==!/и, можно расчленить на термнческое сопротивление конденсата Кк, термическое сопротивление фазового перехода Йе н термическое сопротивление подвода теплоты (пара) к поверхности конденсации (днффуанонное термн !еское сопрапреленне) мл. Зтнм термическим сапротнвлырвям соответствуют .ечнературные разности б!и б(е н бгк (рнс. 14-6), причем !. — !.= — 61„+й!э+В!х. Уравнение [14-32) можно записать е саелующем анде! ! — ! -! Дэ.(. (14-33) (14-36) Коэффициент теплоотдачи а должон быть опрелелен с учетом сопутствующего процесса иассообмена (см.
4 14-5). Из уравнения (14-34) следует, что каэффицнент теплоотлачн агч зависит от интенснвпостн взаимосвязанных процессов тепло- и массообмева а парогазовой смеси и в пленке. Для расчета коэффициента а,„ необходимо предварительно определять коэффициент массаатдачи р. Средний каэффнщрепт массаотдачн прн паеночнай и капельной конденсации пара на гарнзонтельной трубе вз паравоздущной смеси, прак- 342 тически неподвижной нв большом удалении от тр)бкн, может быть определен по формуле (Л.
58) (14-37) где Й, — ралиус трубшг (цоверхностн конденсата); )74 в ралиус,при котором берегся концентрация газа на удалении шнн Индекс ннов» соотвстстзует поверхности кпнленсата. Формула (14-37) получена применительно к условиям, когда прн фиксированном значении )(4»)7, параметры парогазовой смеси однородны.
Формулой учитываются как стефангм поток, так н свободная ьоинекцив. При Сгг=-дббт„(2)7З)11НЗМЗ8 9=0,66ПЗНД при Вт зый можно принять 9=1 (снободная конвекцня ое влияет). В формулу (!4-37) поцсгавляются физвческие параметры парогазовой смеси, взятые Р[. Нъ~ь"~ Оо температуре 1 з. Практически важной аадамассообмена прн пленочной конденсации пара вз днижущейгя 4 пароватдушной смеси на горн- 'ЗЧ' зонт.альных одиночных трубах и трубач, собранных в пучок. Теп- 1 ло- и массгютдача прн названных усновиях исследовалнсь в ря- НЗ де работ. 1,1 'РМ Зсг РЗ СНМ Ш Рг В опытах (Л. 9) паровоздушная шгесь поступала к одиночной ЗНРЗ НЗ ХНН 'Г НЕНСН Н Р Г ЗНЗНН ЗНЗ Н Н горизонтальной трубке и пучку м ннчнсз твтаз (Р=.ооз 1О' н Ов-1О' пз) горизонтальных Зруб сверху Давле1ше паровоздушнои смеси у изменялось от 0,0627 до 0,089 й(ПН.
начальное содержание воздуха в водяном паре з„,=узн/р=-.О О! 4-0„56 Получено, что средний хозффгщнент массоотдачи определенного ряла труб прн Не=350 4800 может быть рассчитан по уравненвю (14-38) здесь лля одиночной трубы с=0,47, для первого ряда пучка с=0,53, лля третьего в последующих рядов с~0,82. На рнс. 14-7 формула (14-38) для одиночной трубы сопоставлена 4 опытными данными. Рйассоотдача существенно снижангся с увелнчевием содержания воздуха в наре.
При Ке=40-;350 для труб пятого ряда получена формула Кцн — — 0.529енл н (14-39) Здесь и н формуле (14-38) яв=(р„зг -рч „)19. В формулах (14-38) н (14-39) число Рейнольдса подсчитывается о с серости парогазовой смеси перел трубой нлн рядоы труб, опреде. тя1ошим разл1е(юм янляегся внешний диаметр труб; физические парз- 343 ветры смеси опредгзя>отса по состонпию паровоздушпой смеси перед грубой нлп рядом труб. Коэффициент вяакости смеси подсчитывается по уравнению (> —,,Пы+ >.е'.,з > + О.ь>, где р и р,— соответственно коэффш>веять> динамической вязкости пара и воздуха. формулы 1!4-38) а (14-39) получены в опытах с шахматным пучком. Попере шый относительный шаг был равен 1,475, продольный!,275.
В расчетной прзкппсе этв формулы в первом приближенаи распространяются и на пучки с другими шагами. Прн условинх опытов (Л, 9) количество теплоты, передававшейся от смесИ к поверхноств пленкИ конденсата путем конвектнвной тепло- отдачи, а таьже теп;юга переохлаждения конденсата были весьма малы сравнительно с теплотой фазового перехода, и имв можло пренебречь.
Значение гч,э, по которому вволят в расчет р,,„, определяется путем последователыюго приближения. При этом используется уравнение «Рэ=(р е — у, м ) — п,(1 „— Ге). ы-т. шило- и массоовмвн паи испмеими жидкости в пааогазов>ап сэцР Испарение жидкости со сзоболпой поверхности аызываегся тепловым движением молекул жндкости.
Молекулы, обладающие энергией, достаточной для преодоления снл сцепления, вырываются из поверхностного с>юя жидкости в окружающую среду. Часть молекул в реа>льгате столкновения между собой и молекулами газа отражается к поверхности испарения, где вновь происходвт отражение или поглощевие. Другая часть пспущензых молекул молекулярной диффузней и конвекпией распространяется в окружающей среде н окончателыю теряется жидкостью. диалогично коэффициенту конденсации >южно ввести ппнятве коэффициента испарения.
Коэффициент испарения представляет собой отношение числа безвозвратно отлетаюпшх молекул пара к числу пспущенных жндкоспю. Обычно ставят знак равенства между коэффициентами конденсации и испарения и больп>ей частью пренебрегают температурным скачком, исключен нз рассмотрения термическое сопротввлепие фж оного перето. Ла. Давление пара а слое неразреженной парогааовой смеси у поверхности жидкости считают давлевием насыщения при температуре поверхности живности. Если вдали от жццксстн газ не насыщен паром„ то возникает поток вещее>ва, всегда направленный от поверхности испарения.
Поток тепла прн этои может быть направлен как от жнлкостн к газу, так в от газа к жидкости. Направление теплового потока будет зависеть от того. больше илн меньше температура поверхности испарения 1 , теь>пера- туры парогазовой смеси 1 На испаренве жидкости затрачивается теплота в количестве г), „. Вт/и", где г — удельная теплота фазового перехода.
Если к жидкости подводится меньше тепла, чем затрачивается на испарезне. то пронсход ш охлаждение жидкости, если больше — жидкость нагревается. 344 В сл)час стационарного процесса нсзгарения с поверхности стекающеи пленлн, когда Г„>Г„, (но кипение не ороисхолнт) н Гччь>тот, расчет можно производить по методике, изложеяиой в предыдущеы параграфе.
Конечно, цри этом саответствующим образом необходиыо учесть пзл~ененве навравленпя теплового потока. Предположим, что происходит испарение определенного объема жидкости из открытого сосуда. Стешги сосуда теплоизолкроваиы. Слой жидкости тонок; в результате можно пренебречь изменением температуры по толщине слон. Над жидкостью протекает соток парогазовой сыеси, причем насыщение этого потока паром не происходит, так как ).асход парогазовой смеси велик. В жидкости нет внутренних истошнков теплоты,и ыожно пренебречь лучистым теплообменом. Пусть в начальный момент времени температура жидкости больше температуры парогазовой смеси вдали от жидкости Гч Вследствие теилоотдачи и испарения теьшература жидкости будет понижаться, будет происходить нестацнонарный процесс испарения.
В какой-то моыент времена температуры жидкости н парогааовой смеси станут равнымн. При этом согласно уравнению оч, =п(Г,, †,) теплоотдача прекратится. Однако испарение будет продолжаться, что приведет к дальнейшему понижению температуры жидкости. Ее температура станет меньше температуры парогазовой смеси. Жидкость начнет гюлучать теплот) от парогазовой снеси. По мере понгпкения температуры жидкоСти испаРение ее бУдет замедлЯтьсЯ, так как Рчлчч(гягч«) и АР= =Ро.чч †Рбуд)т уменыпаться. Теплоотдача же будет увелнчивап,ся.
Эти изменения буд)т происходить до тех пор, пока при некоторой температуре жидкости не установится днпаыическое равновесие между подволом теплоты конвектввной теплоогдачей и отводом тепла путем испа ния н последующей диффузии. Г альнейшее вспаревие жидкости будет происходить при Гяо =Г за счет теплоты, получаемой теплоотдачей от парогазовой смеси. Температура г является тем пределоы, ниже которого нельзя охлаждат~ жидкость.
Прн этом а (1 — (и) =- Фг (Рчлч — Рач) . Процесс испарения, при котором ися теплота, переданная от парогазовой смеси к жидкости, затрачивается на испарение последней в возвращается к свеон с паром, называют процессом адн а бати чес кого испарения. Температуру Гм называют температурой жилкостн прв адиабатвческом испарении или температурой мокрого термометра. Из уравнения (14-40) следует, что прв адиабатическом испарении (14-4 1) г,— г (14-4л) На практике часто встречаются неадвабатвческие процессы испарения.
Рассмотрим стационарный процесс неадпабатпческого испарения жидкости в движущийся над нею парогазовый поток. Течснне происходит в канале, нижняя часть которого залита испаряющейся жидкостью. 345 Пусть теьгг!ература потока на входе равна 1'„,. В процессе течения содержание пара увеличивается за счет испарения жэщкостн. Изменясшя и температура парогазового потока; обозначим температуру на выходе через 1" В общем случае температура 1" „может быть квк опыте, так я меньше 1'„ Испарявшаяся жидкость мшкет восполняться в тпм яге количестве такой же жндкостькь по с лругой температуроа, которую обоз~ вччм через 1', .
Тепловая диаграмма рассматриваемого процесса представлена на рис.!4-8. Прв составлении ляаграммы принято, что 1' <1„ Теплоотдзчей от парогазовой смеси к поверхности жидкости передается теплота 4, , дж/(мэ с) (аа !шаграмме этой величвне соответствуют состэвляк~щие 1,П,ПТ).
Теплота рэч, расходуется в общем случае на испарение жилкости (г), „; составляющая 1) н частично моэгет передаватьгя теплопроводностью и канвекцией в жидкую фазу (составляющие П и П1; обозначим эту долю через йм). Тогда здесь 1, и (д1„/ду) „, — сгютветственно коэффициент теплопроводиости нгидкости и градиент температуры жидности па границе раздела фаз. теплота 4„= --дв(дгэ)дп) „ идет на подогрев поступающей лв испарение жидкости от 1' до 1 =1„, н частична может теряться а окружающук~ сред! через внешние ограждения жидкости. Тогда — 7,(д( .(дн),=1' л,гг (1 — 1в)+рм ((4-44) где 4 — теплопотери в окружающую среду.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
