Оглавление:
Теплоотдача при конденсации и кипении жидкости
- Конденсация-это процесс, при котором вещество переходит из газообразного состояния в жидкое или твердое. Твердая конденсация называется обратной сублимацией. Происходит конденсация на объеме пара или смеси газов и паров, а также на поверхности твердого тела или жидкости, в которой пары (смесь газов и паров) находятся в Контакте.
В первом абзаце этой главы тепло рассматривается в процессе конденсации пара на твердой поверхности. Композиция относится к процессу испарения, характеризующемуся появлением новой свободной границы раздела между жидкой и газообразной фазами в жидкости, нагретой выше температуры насыщения. Во 2-м и 3-м абзацах этой главы мы рассмотрим теплообмен от твердой поверхности к кипящей жидкости. Поскольку работа многих теплообменников сопровождается конденсацией или кипением, необходимо учитывать теплообмен в этих условиях.
Во время конденсации пленки(если температура поверхности жидкой пленки ниже температуры насыщения при заданном давлении. Людмила Фирмаль
Теплопередача при конденсации пара Когда температура пара поддерживается ниже температуры насыщения при заданном давлении, пар начинает конденсироваться на поверхности. Различают конденсацию пленки и капли. Мембранная конденсация-это процесс, при котором вещество переходит из газообразного состояния в жидкое на твердой гидрофильной(жидкой и смачиваемой) поверхности, образуя сплошную пленку конденсата.
Капельная конденсация — это процесс перехода из газообразного состояния вещества в жидкое на гидрофобной (не смачиваемой жидкостью) поверхности твердого тела, на которой образуются отдельные капли конденсата процесс конденсации будет продолжаться) толщина пленки будет увеличиваться, и под действием силы тяжести пленка будет стекать вниз по вертикали. Капля. r’i. i. t и Вода x.= 7-10 ″ 4-х сторонняя не растет.
Атмосферное давление коэффициент испарения 4-12-103W! (Я-град).При нагревании образуются капли, которые достигают определенного времени и втягиваются в другие условия для передачи тепла, обмена и даже нагрева transfer. As результат конденсации водяного пара, величина порядка атм 40-103 4-100 На нем можно получить компактную конденсацию. Например, были условия, при которых это происходит путем добавления гидрофобизирующего агентак водяному пару или поверхности стенки.
Однако этот способ усиления отдачи в момент конденсации еще не получил широкого распространения distributed. In современные конденсаторы, это почти всегда делается Передача тепла во время конденсации пара. Крыса. Усиление теплопередачи. Методы определения коэффициента> m в пленке разработаны давно. Б: а потом привел формулу для принятия решения Давайте на самом деле рассмотрим процесс нагрева пара вдоль вертикальной траектории Игнорировать силы инерции .
Абсолютное значение теплового потока, проходящего через мембрану конденсатора, выражается в следующих 2 формах: Объединение уравнений (XII-4)и (XI1-5)、 (HP-5） (HP-6） Из (КП-6) можно найти локальный коэффициент теплоотдачи а *при конденсации жидкости на твердой поверхности на расстоянии х от верхней кромки стенки (начало координат, см. Рисунок КП-1).Расстояние X от начала координат. Определите толщину конденсированной пленки.
Если мы интегрируем уравнение движения (XI1-2) при граничном условии (XI1-3),、 (ХІІ-7） — Параболическое распределение скорости wx относительно толщины конденсированной пленки. Количество конденсата, образующегося на единицу площади поверхности пленки в единицу времени на расстоянии х от начала координат, равно Куда? (HP-8） g-теплота испарения (теплота конденсации). Количество конденсата Gₓ, протекающего через поперечное сечение на расстоянии не менее верхнего конца пластины, по ширине равно 1 пленке, толщиной 6 г, за единицу времени.
Г — ПВ-л».-6 мкл. Средняя скорость wₓ это (ХІІ-9） (ХІІ-10） Далее формула с учетом (XP-10) (XII-9) имеет вид、 Количество конденсата, протекающего через поперечное сечение на расстоянии x + dx пленки приращения dGz определяются из (XII-11). (ХІІ-12） Это приращение (XII-12) можно определить из (XI1-8), поскольку оно происходит за счет конденсации на поверхности пленки жидкости (DX-I расположение). (ХІІ-13） 6 грамм Равенство подходящих деталей (KP-12 и XII-13) после преобразования 6 ′ Д6 =(Т *-ТВт) dх. И если вы интегрируете последнее уравнение、 (ХІІ-14） найти константу C при x = 0 условие 6 = 0 через (XP-14).
- Определить толщину конденсированной пленки любого сечения из (ХП-14) с учетом c=. (Хп-15）. Комбинируя (хп-6 и ХП-15), находим формулу для определения локального коэффициента теплоотдачи а-i при конденсации жидкостей на твердых стенках. (HP-17） Как определить среднее значение а в (КП-14) Формула 1XP-17) может быть выражена в следующей стандартной форме: Ну = — |- (- я-га-ПРК)’= 0.943(га-пр-к)», (ХІІ-18） Nu = ^ — число нуссельта жидкой пленки. Ga = ^ — стандарты Галилея (111-24）; К.= ——— критерии преобразования фаз. Представим формулу (XI1-18) в другом виде, введя число .
Рейнольдса пленки жидкости в следующем виде: =(Привет-19） Где G-количество конденсированной воды, протекающей через сечение L (L-длина пластины).Ширина секции 1 л и высота 6. Исходя из (КП-8), G представляется в следующем виде (HP-20） Объедините выражения (KP-19 и KP-20), чтобы получить следующее: Re= 21 * 12:= — JL. (HP-21） Преобразование с помощью (KP-21) (KP-18) позволяет получить нужный формат. Nu-Ga3= 0. 925Re3 4 (^.) T_0. 925 ^ −7、 (HP-22） (ХІІ-23） Где-характерный размер, М В статьях 145 и 49] был определен коэффициент теплопередачи ламинарного течения пленки с учетом сил инерции в пленке и конвективного теплообмена.
При сохранении ламинарного состояния движение конденсатной пленки может быть волнообразным. Людмила Фирмаль
Если сравнить полученные результаты (45, 49) и Нуссельта (КП-17)、 C3 — ^> 5111 Pr 100、 Разница составляет несколько процентов и может быть проигнорирована. Влияние температуры и температуры на теплопередачу жидкости физические константы, коэффициент (Pr7Prz) по уравнению (CP-18) вводят>!вводя приблизительно, Вы можете почти считаться. Вот, ПР ’и ПРЗ,. Волна пленки начинается с определенного соотношения силы тяжести, вязкости и поверхностного натяжения. Академик П.
Л. Капица 1331 установил, что при волновом движении средняя толщина пленки меньше, чем рассчитанная по формуле (XI1-15), тепловое сопротивление мембраны уменьшается, а коэффициент теплопередачи увеличивается на 21% при значении, рассчитанном по формуле ХП-17).Эта поправка (по 21%) была получена в предположении, что волновое течение имеет регулярные периодические характеристики, а температура пленки равна constant. In на самом деле, физическая ситуация во время волны фильма намного сложнее. По-видимому, волна становится трехмерной и имеет нерегулярный характер.
Эти ситуации могут привести к нарушениям в потоке конденсата. Перечисленные факторы, возникающие в реальных условиях при волновом течении пленки, усиливают теплообмен. Теоретически их влияние пока не учитывается account. So, поправка с учетом волнового движения пленки вдоль вертикальных стейков была определена экспериментально и введена в формулы (КП-17, КП-18 и КП-22). в результате была получена следующая формула для определения среднего коэффициента теплоотдачи(45）： (HP-24） Ню = л,13(га-пр-к）〜 Ню-га — = л, 18Re_ ^.
(HP-25） Капица П. Л. Что поток пленки превращается в волну Где Re,= — число волн Рейнольдса, образующихся на поверхности ламинарной пленки. Значения численных значений различных веществ приведены в таблице. НР-1. 100.0 300.0 180.0 360.0 д 8.2 8.3 9.3 5.7 10.0 6.7. Пропан 34.0 51.0 60.0 84 6.4 6.1 6.1 5.0 Этиловый спирт 78,0 141,0 182,0 231,0 4.9 7.С 6.1 4.4 Турбулентность, не фильм По мере прохождения пленки жидкости через вертикальную стенку изменяется число Рейнольдса Re (KP-19).
Некоторые важные В ReFp ламинарная область пленки становится турбулентной. RcKₚ находится в следующих пределах: 100 ReKₚ 500. (ХІІ-26） (45), было отмечено, что при конденсации водяного пара уже наблюдается переход от ламинарного к турбулентному течению водной пленки при Re> 100. В условиях турбулентного режима мембранного потока теплообмен усиливается по сравнению с ламинарным режимом мембранного потока.
В ламинарном потоке пленки тепло передается только за счет теплопроводности молекул, а в турбулентном потоке-за счет пульсации турбулентной flow. It уже отмечалось, что теоретическое определение коэффициента теплоотдачи при турбулентном состоянии потока жидкости до сих пор невозможно(Глава VII).Поэтому расчетные зависимости основаны на экспериментальных данных. Ниже приведена формула для определения среднего коэффициента теплоотдачи при конденсации в турбулентном режиме пленочного течения жидкости 119] (HP-27）.
При определении среднего коэффициента теплоотдачи всей поверхности вертикальной стенки следует учитывать, что в верхней части мембранный поток является ламинарным, а в нижней-турбулентным. Средний коэффициент теплопередачи по всей поверхности можно определить из уравнения Куда? ,- Расстояние от верхнего края вертикальной стенки до места, где происходит переход пленки из ламинарного в турбулентное течение. al и является средним коэффициентом теплопередачи в ламинарной и турбулентной областях пленки соответственно.
Значение Hcr, учитывающее волновое движение пленки ламинарного течения, по формуле[451 (ХІІ-29） точность определения x» p зависит от того, насколько хорошо выбрано критическое число Рейнольдса(XII-26). Рассмотрено влияние расхода пара на теплообмен при конденсации на вертикальных поверхностях, а также процесс теплообмена при конденсации пара в трубах и их наружных поверхностях и др. можно найти в специальной литературе (см. 45).
Смотрите также:
| Аэродинамическое нагревание | Теплоотдача при кипении жидкости |
| Теплоотдача в трубах и соплах | Критическая плотность теплового потока |
