Главная Процесс переноса теплоты



HOC тепла через пленку конденсата происходит в условиях постоянной плотности теплового потока поперек пленки, т. е

Q = qc=constf(y) или дд1ду=0; (а)

здесь у - координата, нормальная к поверхности стенки (рис. 12-2). В этом отличие, например, от рассмотренного ранее теплообмена при течении однородной жидкости в трубах, где q изменяется от наибольшего значения на твердой стенке до нуля на оси трубы (при неизменных по периметру поперечного сечения граничных условиях).


е 8 дЗ

Рис 12-6 Теплоотдача при пленочной конденсации неподвижного пара на вертикальной поверхности при ламинарном течении пленки.

Локальный коэффициент теплоотдачи при пленочной конденсации может быть найден на основе уравнений (а) и

Лсюда, учитывая, что а = 9с/1н - 4). получаем: о= -т-!-.

(12-17



Таким образом, определение коэффициента теплоотдачи сводится к вычислению интеграла, стоящегов знаменателе уравнения (12-17).Эти вычисления были проделаны Д. А. Лабунцовым. При этом использовались уравнения для коэффициента турбулентного обмена es, предложенные Линем и Шлингером. Было принято, что физические параметры конденсата постоянны и Eq-Es (т. е. Ргт=1). Результаты интегрирования аппроксимированы в интервалах 1<Ргж25 и 1,5-10=*Re<g6,9-10 уравнением

"=0,0325Re»-=Tr>-=, (12-18)

>«,[e ) " Gal/3 :

здесь a - местный коэффициент теплоотдачи.

При расчете средней теплоотдачи турбулентного течения нужно учесть, что в верхней части стенки на ламинарном участке уже образовался определенный слой конденсата.

В случае постоянных физических параметров теплоотдача ламинарного участка описывается уравнением (12-15), где е;=1:

Re=0,95Z<.8.

.flpn этом величине Re„p=400 соответствует

Ga"=* =2300.

Формула (12-7) в безразмерном виде

л» i g j dZ

Учитывая уравнение (12-18), получаем:

- = 0,0325Re.==Pr.=

Разделив в последнем уравнении переменные Re н Z (полагаем, что Рг = const) и проиитегрировав в пределах от Ъщ, до Z и соответственно от Rckp до Re, получим:

-- (Re"* - Re*)=0,0325Pr»» (Z - Zkp>.

Решив это уравнение относительно Re и полагая ReKp=400, Z„p= =2300, получаем следующее уравнение:

Re=[89 -f 0,024Рг<>.5 (Z-Z,) (12-19)

Уравнение (12-19) описывает среднюю теплоотдачу для вертикальной поверхности, на которой имеются ламинарный и турбулентный участки течения конденсата.

Для учета зависимости физических параметров от температуры коэффициент 0,0325 в формуле (12-18) или коэффициент 0,024 в формуле (12-19) должен быть умножен на поправку (Ргн/Ргс)"", где индексы «н» и «с» означают, что число Прандтля конденсата выбирается соответственно по температурам насыщения и стенки. При этом все остальные физические параметры конденсата, входящие в уравнения (12-18) и (12-19), должны выбираться по температуре насыщения.



с учетом сделанных замечаний формула для расчета среднего коэффициента теплоотдачи при конденсации чистого неподвижного пара на вертикальной поверхности и смешанном течении пленки конденсата принимает следующий вид {Л. 94]:

Re = [89 + 0,024(PrJPr,r-=r°(Z -2300)]" . (12-20)

Если задана плотность теплового потока с, то, учитывая, что Re = сА/гцш, формулу (12-20) удобнее применять в следующем преобразованном виде:

=-• „, --(12-21)

Определяющей температурой является температура насыщения (исключая РГс), определяющим размером - высота стенки А. Все физические параметры берутся для конденсата.

Если давление пара велико и плотность пара соизмерима с плотностью конденсата, в уравнении движения член ршйзаменяют на§(рн<-рп).

Эта замена приводит к тому, что в расчетных уравнениях как для-турбулентного, так н для ламинарного течения пленки вместо числа Галилея Ga=ga3/vV появляется число Архимеда

В частности (я/Я,,) (v/g)" в этом случае следует записать так:

и вместо 2=Са.3(ХшА/"Цж) будет:

Z=Ar"=rri iH.y

ГРж Ри/J

(12-22)

Индексы «ж» и «п» по-прежнему обозначают, что данная величина отнесена соответственно к жидкой и паровой фазе.

На графике рис. 12-7 формула (12-20) сопоставлена с опытными данными.

На основе уравнений (12-14) и (12-19) составлена номограмма (рис. 12-8) для определения среднего коэффициента теплоотдачи при конденсации водяного пара на вертикальных поверхностях. Номограмма позволяет найти а, если известны высота h поверхности теплообмена, температурный напор Д(=/н-Ic и температура насыщения пара.

Б. Горизонтальная труба

Полученные ранее в этом параграфе формулы справедливы при кон-дeнcaцпi пара на вертикальных плоских стенках. В случае наклонной стенки в исходное уравнение движения вместо g необходимо ввести проекцию вектора ускорения силы тяжести на ось Ох:

gx=g cos ф;



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


0.0126