Баскаков А.П. (ред.) Теплотехника Энергоатомиздат, 1991 (947482), страница 27
Текст из файла (страница 27)
В большинстве технических устройств (паровых котлах, ядерных реакторах, электронагревателях) стараются не приближаться к критической плотности теплового потока д.р При р= =0,1 МПа для воды г/„р — — (1,1 —; 1,6) 1О Вт/м'. С увеличением давления до р -7 МПа значение п„г возрастает до 4 104 Вт/м', а затем начинает уменьшаться. Коэффициенты теплоотдачи при кипении воды рассчитывают очень редко, так как они настолько велики, что обычно без большой погрешности температуру теплоотдаюшей поверхности !, можно считать равной 1 Приведем для примера лишь одну зависимость для пузырькового кипения воды в большом объеме при 0,1(р( (3 МПа: а=0,38д~гзр'~ . (10.!3) Единицы измерения всех величин в формуле (10.13) соответствуют СР!: а, Вт/(м ° К),' д, Вт/мг; р, Па. 87 Теплоотдача при конденсации.
Пар конденсируется, т. е. переходит в жидкое состояние, на поверхности теплообмена, температура которой ниже температуры насыщения (1,,(1.1. Различаю~ к апел ьн у ю конденсацию, когда образовавшаяся жидкость (конденсат) не смачивает поверхность и скатывается в виде отдельных капель, например ртуть на стальной стенке, и п л е н о ч н у ю к виден с а пи ю, когда конденсат смачивает поверхность и образует сплошную пленку (рис. 10.4).
Пленочная конденсация встречается значительно чаше Аналитическое решение для расчета локального коэффициента теплоотдачи при ламинарном течении пленки (Ве= = шб!э(400), полученное В. Нуссельтом в 1916 г., имеет вид сс = — — — —, (10.14) гр дЛ 4!с (1„— !с) х ' где г — теплота парообразования. Из формулы (10.14) видно, что интенсивность теплоотдачи убывает по мере стекании конденсата из-за возрастания толщины его пленки. Среднее значение коэффициента теплоотдачи от поверхности высотой Н л сс= — ( ас)х= Н,З йе = 0 95Яц" е а(Ä— 1,) Н где Ве = гчр г= Л(1„— 1,) Н гор Теплофизические параметры конденсата в формулы (!0.14), (10.!5) следует подставлять при температуре насыисенин !., а Л, и р, при температуре стенки.
Вдоль поверхности, наклоненной под углом ф к вертикали, конденсат стекает медленнее, пленка его получаеэся толще, коэффициент теплоотдачи в соответствии с формулой а=Лсс6 ниже, т. е. 4 а„, =а„м Л/соз ф. (10.16) Для горизонтальной трубы угол ф— переменная величина. Интегрированием можно получить формулу лля расче~а среднего по периметру горизонтальной трубы коэффициента: а=0,728 ег (10.17) РВ !с)с! = 0,943 — . (10.15) Р (!» — 1с) Н В безразмерной форме и с учетом экспериментальных поправок расчетное уравнение имеет вид Рис. 10.4.
Характер течения конденсата на вертикальной пластине (а) и распределение коэффициента теплоотдачи по высоте (б) В промышленных теплообменниках конденсация обычно происходит на поверхности пучков труб. Коэффициент теплоотдачи от пучка труб ниже, чем от одиночной трубы, поскольку толщина пленки конденсата на нижних трубах увеличивается за счет стекания его с верхних труб.
Формулы и графики для расчета поправок можно найги в справочниках. Присутствие в паре неконденсируюшихся газов (например, воздуха) сильно снижает значение коэффициента тепло- отдачи (рнс. 10.5) из-за того, что пар, подходя к поверхности, на которой идет конденсация, увлекает вместе с собой и неконденсируюшиеся газы. При конденсации происходит как бы сортировка перемещенных молекул пара и газа— первые захватываются пленкой конден- (4/с( йр = 0,728 йд =8980 Вт/)мз: К), г 4 й а Дм =59,7 ! О' Вт. 5 ,и' 10* 10 5(~О 500 2.10' 2.10' 4 )О' 10' 3 1О' 4 10' 10' 4.10 — !П Рис. 10.5 Изменение интенсивности тепла- отдачи к горизонтальной трубе а зависимое(н ат массовой концентрации воздуха в паре при атмосферном давлении н различных ска.
растях обтекания сага, а вторые остаются в газовой фазе, накапливаются и вынуждены двигаться назад от поверхности раздела фаз. Этот встречный поток затрудняет доступ новым молекулам пара к пленке конденсата, т. е, замедляет процесс конденсации. Влияние неконденсируюшихся газов на теплоотдачу при конденсации уменьшается в случае, когда поверхность обдувается потоком пара со скоростью ю., поскольку при этом молекулы газа сносятся набегаюшим потоком и не успевают накапливаться около пленки конденсата. Пример 10.3.
Рассчитать коэффициент теалаатдачи и теалавай поток к горизонтальной трубке парового подогревателя воды для горячего водоснабжения Длина трубки != =2 и, наружный диаметр и'„=18 ич, температура стенки (,= !00 'С. На трубе конденсируется насыщенный водяной пар, р„= =0,6 МПа Теплафизнческие свойства воды )конденсата). при (.= 158 8 'С; Х=О 683 Вт/!и.
К); р= 909 кг/м'; р= !72 10 " Па с, г= =2086 кДж/кг, ари (,=100'С, =0,683 Вт/)м К); и, =282.10 " Па с. Па формуле Н) 17 находим 4 з э и = 0,728 Х и!н с)пх О=ар)(„— (,)= =8980 3,14 0018 ° 24158,8 — 100)= 1и 1. Опи1.н1НРОВОчныЕ 3нлчьнмц ЬО4ФФИНИ ГЧ ГОВ ТЕПЛООТДЛ'1И Чтобы не допустить грубой ошибки, нужно четко представлять диапазоны изменения коэффициентов теплоотдачи в различных условиях. Они приведены ниже, Вт/Гм( К). (.западная канвекпии а ~э~и~ Свободная канвекпня вада Вынужденная каивгкиня га заа Вынужденная канвекпня ва,а,( Кипение воды УКидкие металлы .
Г!леначная конденсация водяного пара . Каиельная кандснса~п(я надя- нага пара . Если в результате расчета по формулам коэффициент теплоотдачи выходит далеко за указанные пределы, надо внимательно разобраться в причинах этого. Приведенные значения можно использовать и для оценочных расчетов. Иногда дальнейшие уточнения оказываются ненужными. Контрольные вопросы и иадичи 10.1.
Почему в сауне с температурой более 100'С человек может находитьгя повальна долго, а в кипящей эа((е неть 10.2. Опснить влияние скорости жидкости на коэффициент теплаатдачи прн продольном обтекании пластины 10.3. Получить зависимость для ра:чета коэффициента теплаатдачи ат трубы к движущемуся внутри иее потоку газа, например, к воздуху. 10.4. Оценить влияние температуры воз- !0.5 Каким образом можно интенсифицидуха иа интенсивность коивектнвной теплоот- ровать теплоотдачу при коидеисанин пара из дачи от него к стенке трубы. вертикальной трубе? Глава одиннадцатая ЛУЧИСТЫЙ ТЕПЛООБМЕН 1!.1. ОПИСАНИЕ ИРОЦЕССД И (1СНОПНЫЕ ОИРЕДЕЛЕНИЯ (Ех), часть отражается (Ел) и часть проникает сквозь него (Еа).
Таким образом, Ел+Ей+ Еа — — Е„ь,. (11.!) Это уравнение теплового баланса можно записать в безразмерной форме: А + )г + 0 = 1. (! 1. 2) Рис. 11 !. Распределение энергии излучения, падающей иа тело 90 Тепловое излучение есть результат превращения внутренней энергии тел в энергию электромагнитных колебаний. При попадании тепловых лучей (волн) на другое тело их энергия частично поглощается им, снова превращаясь во внутреннюю.
Так осуществляется лучистый теплообмен между телами. Тепловое излучение как процесс распространении электромагнитных волн характеризуется длиной волны х и частотой колебаний э=с/Л, где с — скорость света (в вакууме с = 3.!04 м/с). Все виды электромагнитного излучения имеют одинаковую природу, поэтому классификация излучения по длинам волн в зависимости от производимого ими эффекта носит лишь условный характер, При температурах, с какими обычно имеют дело в технике, основное количество энергии излучается при Х= 0,8 —;80 мкм. Эти лучи принято называть тепловыми (инфракрасным и).
Большую длину имеют радиоволны, меньшую — волны и и д и м о г о (светового, 0,4 — 0,8 мкм) и ул ьт р а ф и ол ет о в о г о излучения. Тепловой поток, излучаемый на всех длинах волн с единицы поверхности тела по всем направлениям, н аз ы в а ет с в поверхностной плотностью п отока интегрального излучения Е, Вт/и'. Она определяется природой данного тела и его температурой, Это собственное излучение тела. Часть энергии излучения Е.„, падающей на тело (рнс.
1!.1), поглощается Величина А =Е /Еп.х называется к о э ффициентом поглощения, )с=Ел/ Е„„— коэффициентом отраженияя,0=Ел/Е„„— коз ф фи циентом пропускания. Тело, поглощающее все падающее на него излучение, назыааетсл а б с оп ю- тн черным. Для этого тела А=1. Тела, для которых коэффициент А(1 и не зависит от длины волны падающего излучения, называются с е р ы и и. Для а бсолютно белого тела Е=!, для абсолютно прозрачного 0=1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
