Главная Процесс переноса теплоты



полное решение. К настоящему времени в этой области имеется много невыясненных вопросов. В частности, не ясны границы различных режимов. Многие исходные положения, используемые в теоретических решениях, недостаточно проверены опытами и т. п. Ввиду этого конкретные сведения о рассматриваемом процессе и расчетные рекомендации, которые в дальнейшем приводятся в настоящем параграфе, довольно ограничены.

Ламинарное течение пленки конденсата. Нарис. 12-9 представлены результаты проведенного на кафедре ТОТ МЭИ опытного исследования теплоотдачи при конденсации насыщенного водяного пара в вертикальной трубе Л. 63]. Вход пара сверху. График рис. 12-9 показывает зависимость относительных коэффициентов теплоотдачи ajoox от

где Read=wndlvn, GaH<d=gd/vjK; Кеж«=9сХ/гцш; гоп -средняя в сечении X скорость пара. Физические параметры пара и конденсата, что соответственно обозначено индексами «п» и «ж», выбирались по температуре насыщения.

Коэффициенты теплоотдачи ах являются средними на сравнительно небольших участках трубы, что в первом приближении позволяет считать их местными. Значения ао,х вычислялись по формуле для практически неподвижного пара, конденсирующегося на вертикальной стенке.

Относительный коэффициент теплоотдачи может быть вычислен по формуле

-=Уо,005л+у (0,005)=! 12-29)

Вид уравнения (12-29) определялся теоретически при некоторых упрощающих предположениях, а постоянные уточнялись по данным опытов с водяным паром примерно атмосферного давления. Числа Кедл изменялись в опытах от 1800 до 17-10, этому соответствовала скорость пара от 3,6 до 33,5 м/с. Температурный напор изменялся от 8 до 60 К.

При •il;35 расчет можно вести по формулам для неподвижного пара.

Турбулентное течение конденсата. Теплообмен прн турбулентном течении пленки конденсата рассматривался в работах [Я. 10, 91, 121 и др.]. В теоретических и экспериментальных исследованиях [Л. 10] изучалась теплоотдача при преобладающем влиянии сил трения пара, В качестве основы теоретического исследования была использована аналогия между теплообменом и сопротивлением трения; в результате была получена полуэмпирическая формула, описывающая местные коэффициенты теплоотдачи:

Nn.. = .RefR« j/ 1 + х(-1). (12-30)

где X - массовое расходное паросодержанне в рассматриваемом сечении.



Среднее значение коэффициентов теплоотдачи для режима неполной конденсации пара из пароводяной смеси определяется формулой

Nu,.=cRe;>;

(12-31>

где Xi и Хг-массовые расходные паросодержания во входном и выходном сечении рассматриваемого участка трубы: Xi= (Сп/Ссм)вх и Х2= = (Сп/Ссм)вых. Для стальных труб с=0,024, для медных - с=0,032 В формулах (12-30) и (12-31)

Reu.„=¥-=*-

Все физические параметры выбираются, по температуре насыщения. Индексы «ж» и «п» по-прежнему обозначают, что данная величина является физическим параметром соответственно жидкости и пара.

Уравнения (12-30) и (12-31) получены для общего случая, когда l>xi>0 и 1>Х2>0. В зависимости от значений Xi и Хг можно выделить частные режимы: а) xi=l; Х2=0 - полная конденсация сухого пара р трубе; б) Xi=l; 1>Х2>0 - частичная конденсация пара; в) l>Xi>0; л;2=0 - полная конденсация пара из пароводяной смеси, поступившей

в трубу. При д;1=д:2=0 формулы (12-30) и (12-31) принимают структуру уравнений, используемых при расчете теплообмена однородных жидкостей.

На рис. 12-10 формула (12-31). сопоставлена с опытными данными [Л. 10]. Опытные данные получены при Кещ1н>5Х Х10; Ргжл«1; 1>л:1>0; 1>Х2> >0; рп= 1,22-8,82 МПа.

Если Нецйв>5.10, угол наклона трубы не оказывает влияния на интенсивность теплоотдачи. Это свидетельствует о преобладающем влиянии динамического воздействия пара по сравнению с силами тяжести.

Очень сложен процесс теплоотдачи при конденсации в горизонтальных трубах слабо движущегося пара, когда необходимо учитывать и силы тяжести, и силы трения. Эта задача приближенно решалась в [Л. 25] и других работах. Полученные формулы достаточно сложны, так как приходится учитывать то обстоятельство, что конденсат течет как вдоль трубы, так и по ее окружности. При этом режимы течения пара и конденсата на различных участках трубы могут быть неодина-


Рнс. 12-10. Теплоотдача при конденсации воднного пара в трубе в условиях турбулентного течении конденсата.

0-d=[6 мм; 0-=20 мм.



ковыми. в то же время отсутствуют данные для определения границ участков с различными режимами течения пленки. Все эти особенности процесса существенно затрудняют получение точных зависимостей.

12-4. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ПЛЕНОЧНОЙ КОНДЕНСАЦИИ ДВИЖУЩЕГОСЯ ПАРА НА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ОДИНОЧНЫХ ТРУБАХ И ПУЧКАХ ТРУБ

В § 12-2 была рассмотрена теплоотдача при конденсации неподвижного пара на наружной поверхности одиночной горизонтальной трубы. Для промышленной практики важны данные о теплоотдаче при конденсации движущегося пара. Как показывают теоретические и экспериментальные исследования, при движущемся паре теплоотдача горизонтальной трубы изменяется. В опытах [Л. 8] насыщенный пар протекал сверху вниз и поперечным потоком омывал горизонтальную трубу. Некоторые результаты опытов представлены на рис. 12-11 в виде зависимости а/ак=/(Ееп, Ai). Здесь а - опытный коэффициент теплоотдачи при конденсации движущегося пара; an - коэффициент теплоотдачи, вычисленный по формуле Нуссельта (12-24) для неподвижного пара; Ren=!i;nd/vn, где w-n - средняя скорость пара в суженном сечении канала; d - наружный дна?детр трубы.

Как следует из рис. 12-11, теплоотдача увеличивается по мере увеличения числа Ren.

Опыты [Л. 8] проводились при Рп= (0,032-0,98) 10* Па; Й!п=0,26ч-17,6 м/с; А/«!0,6-12 К; Ren=46-:-864 и среднем объемном содержании воздуха в паре от 0,008 до 0,017%.

В результате обобщения опытных данных {Л. 8] была получена формула для среднего коэффициента теплоотдачи:

Физические параметры конденсата, входящие в эту формулу, выби- раются по температуре насыщения.

Из последнего уравнения следует, что при движущемся паре коэффициент теплоотдачи слабее зависит от температурного напора, чем при неподвижном: при неподвижном паре а~А/-", при движущемся

а~АМ.25. (12-33)

Конденсационные аппараты, как правило, имеют не одну трубку, а пучок труб. Трубы в пучке обычно размещаются в шахматной или коридорном порядке (см. рис. 9-8).

Процессы конденсации па наружной поверхности одиночной горизонтальной трубы и таких же труб, но собранных в пучок, различны. В случае чистого пара различие обусловлено двумя факторами: уменьшением скорости пара при его движении в пучке из-за частичной конденсации и увеличением толщины конденсатной пленки за счет последовательного стекания конденсата с трубки на трубку.

Уменьшение скорости пара по мере его продвижения через пучок приводит к последовательному уменьшению теплоотдачи при возрастании номера ряда. К такому же эффекту приводит и сток конденсата



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


0.0245