Общее критериальное уравнение теплообмена
f( Re, Gr, Еи , 
Nu, Pr, F0 )= O.
Для установившегося процесса f ( Nu, Re, Gr, Pr, ) = O или
Nu = f ( Re, Gr, Pr, ).
При вынужденном движении жидкости, когда естественной конвекцией можно пренебречь Nu = f ( Re, Pr); при свободной конвекции Nu = f ( Gr , Pr) . При решении конкретных задач по найденному из соответствующего критериального уравнения значения Nu легко определить коэффициент теплоотдачи a = 
.
Физические параметры в Nu, Re, Pr подставляются при средней температуре жидкости, а в Prст при t стенки. В качестве определяющей скорости – скорость в самом узком сечении. В качестве определяющей температуры, по которой находятся физические параметры – при вынужденном движении в трубах и каналах, а также при вынужденном обтекании пучка труб берут среднюю температуру жидкости; при кипении и конденсации пара - температуру насыщения. Определяющий размер для круглой трубы – ее диаметр, для каналов искривленного и сложного сечения - эквивалентный диаметр.
Теплоотдача при изменении агрегатного состояния
Теплоотдача при конденсации паров
Конденсирующийся пар может осаждаться на поверхности охлаждающей стенки в виде капель или пленки. Соответственно различают: капельную конденсацию и пленочную конденсацию.
Капельная конденсация – наблюдается в том случае, когда поверхность теплообмена не смачивается. Это происходит на хорошо отполированных поверхностях при содержании в паре масла, керосина, жиров или при нахождении последних на отполированной поверхности.
|
|
|
Пленочная конденсация – происходит при однородных парах (без примесей) и на чистых поверхностях охлаждения, которые в результате полностью смачиваются жидкостью.
α (пленочн.конд-я) << α (капельн.конд-я)
Но устойчивую капельную конденсацию в промышленной теплообменной аппаратуре реализовать обычно не удается и оба эти вида встречаются одновременно.
Теория пленочной конденсации
При быстрой конденсации пара на вертикальной стенке вследствие разности температур пара tпара и tстенки образуется сплошная пленка жидкости. Под действием силы тяжести, которая направлена параллельно стенке, конденсат стекает вниз, причем толщина слоя постепенно увеличивается, вследствие добавления новых количеств конденсата.
Средняя скорость стекания конденсата зависит от его удельного веса γ, вязкости μ. γ и μ зависят от t о . Температура жидкой пленки принимается равной с одной её стороны tст., а с другой – tпара.
Если движение пленки ламинарное, то количество тепла, проходящее через неё может быть определено по уравнению теплопроводности (з-н Фурье).
Q= 
δ – толщина пленки.
С другой стороны – это же количество тепла можно выразить основным уравнением теплоотдачи: Q = α ( t пара – t ст.) 
|
|
|
Приравняем, получим:
α = λ/δ
Т.о. α целиком зависит от δ (толщины пленки конденсата). Чем толще пленка, тем теплоотдача хуже (поэтому α плен. << α кап.)
Лучшее совпадение с опытными данными дают величины α, вычисленные по формулам, полученным на основе теории подобия и теплообмену при конденсации паров.
В данном случае изменение состояния на границе перехода паровой фазы в жидкую учитывается введением критерия конденсации:
K = r / c ∆ t , где
r – скрытая теплота конденсации, Дж/кг; 
c – теплоемкость конденсата; 
, ∆ t = t пара- t стенки.
Критерий конденсации К является определяющей величиной во всех случаях mеплообмена, связанных с изменением агрегатного состояния вещества.
Общая связь между критериями подобия в случае конденсации имеет вид:
Nu =ƒ( Ga , Pr , K ) Ga = 
Критерий Галилея.
Из опытных данных С.С.Кутателадзе при ламинарном течении пленки конденсата (Re<100) α на вертикальной трубе получил: 
; (*)
λ,γ,μ – теплопроводность, удельный вес, вязкость конденсата
при 
,
r – скрытая теплота конденсата при t пара.
|
|
|
Если Re конденсата>100, то в нижней части трубы пленка конденсата движется турбулентно и α = 
, Re к = 
,
h – высота трубы (стенки ).
При конденсации на горизонтальных трубах используют (*), но коэффициент не 1,15, а 0,725 и вместо высоты стенки h подставляют наружный диаметр трубы d н.
При конденсации на пучке горизонтальных труб вместо d в формулу следует подставить ∑ d наруж. расположенных друг под другом.
, n – общее кол-во труб, m – число рядов труб по вертикали.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 324; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!