Главная Процесс переноса теплоты



Такое влияние поперечного потока вещества проявляется как при ламинарном, так и при турбулентном пограничном слое.

Влияние поперечного потока на теплоотдачу показано на рнс. 14-5 [Л. 92, 106]. Здесь 4=St/Sto, где Sto - число Стантона при отсутствии массообмена (см. гл. 7); 6= (/ic/pioo) 1/Sto - фактор проницаемости, пропорциональный плотности поперечного потока на поверхности стеики (раздела фаз) До; кю - скорость потока за пределами пограничного слоя.

На рис. 14-5 верхняя кривая соответствует процессам отсоса или конденсации, нижняя - вдуву или испарению.

При 6 0,1 теплоотдача практически не зависит от поперечного потока вещества.

В заключение отметим, что при очень интенсивном вдуве уравнения пограничного слоя могут не выполняться. Условием их выполнения может служить неравенство 6<10. При этом пограничный слой еще сравнительно тонок.

и-Ь. ТЕПЛО- и МАССООБМЕН ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ПАРА ИЗ ПАРОГАЗОВОЙ СМЕСИ

Налпчие в паре пекондепсирующего газа затрудняет доступ пара к поверхности конденсации. В результате скорость конденсации уменьшается.

Будем полагать, что стенка непроницаема. Ее температура tc ниже температуры основной массы парогазовой смеси i„o. По стенке течет пленка образовавшегося конденсата (рис. 14-6).

Обтцее количество теплоты, передаваемой поверхиости пленки, равно:

QiicBCi{tnC "п,пов) "Ь/11,пов1п,пов: .(14-30)

здесь а - коэффициент теплоотдачи от парогазовой смеси к пленке конденсата.

Пар, достигший поверхности раздела фаз, конденсируется. При этом выделяется теплота фазового перехода Оп,пов= ((п,пов-гн1,пов)/пд101!-Теплота фазового перехода вместе с теплом, переданным конвективной теплоотдачей, переносится к твердой стенке, на которой находится конденсированная фаза Перенос теплоты через движущуюся пленку конденсата определяется конвективным теплообменом, описанным ранее (см. гл. 12). Твердой стенке передается и некоторая теплота переохлаждения конденсата относительно пов, так как температура по толщине пленки изменяется от tnon до tc (рис. 14-6). Большей частью теплота переохлаждения конденсата невелика и во многих , g Распределение концентраций и тем-расчетах ею можно прене нературы при конденсации пара из парогазо-бречь. Тогда при стационар- вой смесн

р(и) --г

1 \

! II



ном режиме плотность теплового потока можно считать неизменной по толщине слоя конденсированной фазы.

Пренебрегая переохлаждением конденсата, плотность теплового потока на стенке можно описать следующим уравнением:

П, НОВ- (14-31)

При расчете д, часто используют уравнение

, = а„,(;по-,); (14-32)

здесь Сем-коэффициент теплоотдачи, отнесенный к разности температур стенки и пара (парогазовой смеси) вдали от поверхности конденсации. Коэффициент теплоотдачи асы является сложной величиной, учитывающей различные термические сопротивления.

Суммарное термическое сопротивление 2i?=l/acM можно расчленить на термическое сопротивление конденсата Rv, термическое сопротивление фазового перехода R,„ и тер.мическое сопротивление подвода теплоты (пара) к поверхности конденсации (диффузионное термическое сопротпвлепие) R„. Этим термическим сопротивлениям соответствуют температурные разности Д/к, Аф и At„ (рис. 14-6), причем

tn ч-tc=Afit-h Д?ф+.Мд.

Уравнение (14-32) можно записать в следующем виде:

Здесь

Во многих задачах ?ф<CЛn п Лф<С?д, что позволяет пренебречь термическим сопротивлением фазового перехода (т. е. полагать iii.noB= - tnov). Пренебрегая скачком температур Дф, температуру поверхности конденсата tnoe можно рассматривать как температуру насыщения пара при давленпн насыщения рп.пов- Тогда

RНЕЕ-L=. J5£--ZL" (Р". -о-) -. (14-35)

Величины Rn илн а,, могут быть определены по формулам, приведенным в гл. 12.

Диффузионное термическое сопротивление

= (по - о, по,) + г/п, поо » (по - и, во„) -г г? (Рпо - Рп, по.)

(14-36)

Коэффициент теплоотдачи а должен быть определен с учето.м сопутствующего процесса массообмена (см. § 14-5).

Из уравнения (14-.34) следует, что коэффициент теплоотдачи а™ зависит от интепсивпости взаимосвязанных процессов тепло- и массообмена в парогазовой смеси и в пленке.

Для расчета коэффициента асм необходимо предварительно определить коэффициент массоотдачи р.

Средний коэффициент массоотдачи при пленочной и капельной конденсацни пара на горизонтальной трубе из паровоздушной смеси, прак-



тически неподвижной на большом удалении от трубки, может быть определен по формуле [Л. 58]

(14-37)

?т - радиус трубки (поверхности конденсата); - радиус, при котором берется концентрация газа на удалении гпю. Индекс «пов» соответствует поверхности конденсата.

Формула (14-37) получена применительно к условиям, когДа при фиксированном значении RoRt параметры парогазовой смеси однородны. Формулой учитываются как стефанов поток, так и свободная конвекция. При Сг=§рДд(2Лт)2/28 ф=0,66Сг<.2; при Gi (S можно принять (свободная конвекция пе влияет). В формулу (14-37) подставляются физические параметры парогазовой смеси, взятые по температуре i„(i.

Практически важной задачей является процесс тепло- и массообмена при пленочной конденсации пара нз движущейся паровоздушной смеси на горизонтальных одиночных трубах и трубах, собранных в пучок. Тепло- и массоотдача при названных условиях исследовались в ряде работ.

В опытах (Л. 9] паровоздушная смесь поступала к одиночной горизонтальной трубке и пучку горизонтальных труб сверху

-----

/ 21 -

0,01 аог act в.ое o,i o,z

Рпс 14 7 Массоотдача при конденсации пара из движутцеися парогазовоп cvecH на - • =.0.09.10! и 0,8.10 Па)

одиночной трубе (/?

Давление паровоздушной смесп р изменялось от 0,0627 до 0,089 МПа. начальное содержание воздуха в водяном паре ел=Рго/р=0,01 н-0,56

Получено, что средний коэффициент массоотдачи определенного ряда труб прн Re=3504800 может быть рассчитан по уравнению

(14-38)

здесь для одиночной трубы с=0,47, для первого ряда пучка с=0,53, для третьего и последующих рядов с=»=0,82.

На рис. 14-7 формула (14-38) для одиночной трубы сопоставлена с опытными данными. Массоотдача существенно снижается с увеличением содержания воздуха в паре.

При Йе=40н-350 для труб пятого ряда получена формула

NuB=0,52Re-=e-"- гг (I4.39)

Здесь и п формуле (14-38) Л1)= (рпо-рч,ш>ъ)1р-

В фор.чулах (14-38) и (14-39) число Рейнольдса подсчитывается •"О скорости парогазовой смеси перед трубой или рядом труб, опреде--яюшим размером является внешний диаметр труб; физические пара-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 [113] 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161


0.0113