Главная Процесс переноса теплоты




здесь ф - угол, образованный направлением силы тяжести и осью координат Ох; ось Ох ориентирована по ходу течения пленки.

В результате для наклонных стенок получается следующая формула:

«11вкп = «Берт1С08 9. (12-23)

Для криволинейной поверхностн, в частности для горизонтального цилиндра, угол ф будет переменной величиной. Учитывая это и принимая, что 6-Cd, где d - диаметр круглого цилиндра, Нуссельт получил следующую формулу для расчета среднего по наружной окружности трубы коэффициента теплоотдачи при условии ламинарного течения пленки конденсата:

гваг

Рис 12-7 Теплоотдача при пленочной конденсации неподвижного пара на вертикальной поверхностн прн смешанном (ламинарном и турбулентном) течении пленки конденсата

-I--вода, /j=3.66 ы (Майсенбург); □-вода,

h=6.1 м (Стробе): О -вода, h=2.9 м (Сали-

а= 0,728

(12-24)

ков), Д -вода, Л=8,66 фенил (Баджер).

(Геббард);

Формула (12-24) отличается от формулы (12-13) для вертикальной стенки тем, что коэффициент пропорциональности вместо 0,943 равен 0,728 и в качестве характерного размера вместо А вводится d. Уравнение (12-24) получено прн тех же упрощающих задачу допущениях, что и формула (12-13).

Как было сказано ранее, при К>5 и Рг>1 можно не учитывать инерционные силы и конвективный перенос тепла. Переменность физических параметров конденсата может быть учтена ранее введенным мно-


0,5 o,8jgc г 3 1, S S в г 3 i S6 едг г з * se в г з s

Рис 12-8 График для расчета среднего коэффициента теплоотдачи при пленочиой конденсации иеподвижиого пара на вертикальное поверхности.

о - ккал/(«» . ч . К), ft -м; Д(-С; 1 икал/Си. ч . К)-<1.16 ВтДм.К).



жителем ei; при этом физические параметры конденсата, входящие в формулу (12-24), выбираются из справочных пособий по температуре насыщения.

Для развития волнового течения необходим определенный участок течения протяженностью в несколько длин волн. Поэтому на трубах небольших диаметров волновое течение не успевает развиваться. Поправку следует вводить только тогда, когда диаметр трубы удовлетворяет следующему соотношению:

d>20(fi/pH)»-5. (12-25)

Формула (12-24) получена при условии /c=const. При 9c=const коэффициент пропорциональности, равный 0,728, должен быть заменен на 0,693 [Л. 100].

12-3. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ПЛЕНОЧНОЙ КОНДЕНСАЦИИ ДВИЖУЩЕГОСЯ ПАРА

анутри ТРУБ

При конденсации в трубах паровой объем ограничен стенками трубы. Трубы могут быть достаточно длинными и в них может конденсироваться большое количество пара. Возникает направленное движение пара, причем скорости последнего могут быть очень велики (до 100 м/с и более). При этом силы трения на границе между паром и конденсатом могут быть значительными.

Если направление движения пара совпадает с направлением течения конденсата под действием сил тяжести, то вследствие трения течение пленки убыстряется, толщина ее уменьшается и коэффициент теплоотдачи увеличивается. Если направление движения пара противоположно направлению течения конденсата, то пленка может замедляться; толщина ее при этом увеличивается, а теплоотдача уменьшается. Повышение скорости пара может привести к тому, что пленка будет увлечена паром и частично сорвана с поверхности стенки. Теплоотдача при этом увеличивается.

В зависимости от величин сил тяжести и сил трения можно различать три основных случая:

силы тяжести существенно преобладают над динамическим воздействием пара, и последний можно считать практически неподвижным; подобного рода задачи были рассмотрены в предыдущем параграфе;

силы тяжести и силы динамического воздействия пара на пленку соизмеримы;

динамическое воздействие пара на пленку конденсата преобладает над силами тяжести; при этом конденсат движется, увлекаемый паром, и теплоотдача практически не зависит от положения трубы в пространстве.

Конечно, между этими режимами нет резкой границы.

При конденсации в трубах скорость пара не остается постоянной, так как вдоль течения расход пара убывает (но возрастает расход конденсата). Наибольшую величину скорость пара имеет на входе в трубу. Ее среднее значение на входе может быть достаточно просто вычислено, если в трубу втекает сухой насыщенный пар, который полностью конденсируется в ней. Как следует из соотношения

Q=-,,d/ = rG. = rp>„., (12-26)



в котором теплота переохлаждения конденсата не учитывается, средняя скорость пара на входе п>па будет:

(12-27)

здесь d и / - внутренний диаметр н длина трубы.

По мере конденсации пара часть поперечного сечения трубы заполняется конденсатом, причем средние скорости пара и жидкой фазы различны.

В расчетах удобно оперировать постоянными и заданными значениями скорости. Такой величиной может являться так называемая скорость циркуляции и)ц, определяемая следующим образом:

W - с"

(12-28)

здесь Ссм=Сп-ЬСж - суммарный массовый расход пара и конденсата.

Скорость Шц является условной величиной. Она равна действительной скорости потока только в том сечении, где конденсат полностью заполняет поперечное сечение трубы, т. е. где Ссм=Сж и Gn=0.

В зависимости от условий процесса пар может сконденсироваться в трубе как полностью, так и частично. При полной конденсации скорость пара на выходе нз трубы равна нулю н выпар отсутствует. Если труба достаточно длинная и процесс конденсацни достаточно интенсивен, то в концевой части трубы все ее сечение может быть заполнено конденсатом.

Течение конденсата и пара может быть как ламинарным, так и турбулентным. На входе в трубу течение пара может быть турбулентным. По мере конденсации пара скорость его уменьшается и турбулентное течение может перейти в ламинарное. Если происходит полная

* S 6 7 8S /С

3 V S Б 7 е S 10

Рис. 12-9. Теплоотдача при коидеисации водяного пара в вертикальной трубе; ламинарное течение пленки конденсата.

конденсация, в конце участка конденсации аксиальная скорость пара будет равна нулю. В то же время расход конденсата вдоль трубы непрерывно увеличивается и течение конденсата может перейти в турбулентное. При определенных условиях может иметь место и срыв капель с поверхности пленки.

Сочетание перечисленных условий делает задачу о теплообмене при конденсации пара в трубе очень сложной и затрудняет строгое и



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


0.0108