Оглавление:
Коэффициенты теплоотдачи при конденсации чистых паров на твердых поверхностях
- Теплопередача, возникающая при конденсации чистого пара на твердой поверхности, представляет собой очень сложный процесс. Потому что задействованы 2 подвижные ступени пара и конденсата. Конструкция конденсаторных агрегатов, используемых в промышленности, очень разнообразна.
Для простоты в данном разделе рассматриваются только наиболее распространенные случаи, когда медленно движущийся пар конденсируется на внешней поверхности трубы (горизонтальной или вертикальной) или на вертикальной плоской стенке. Процесс конденсации вертикальной стенки схематично показан на рисунке. 13-14.Под действием небольшого градиента давления, который существует вблизи границы раздела между паром и жидкостью, конденсированный пар движется к стенке*.Некоторые молекулы в газовой фазе отскакивают от поверхности жидкости Она; другая часть молекулы-прон Покайтесь в жидкости phase.
Переход от газодинамического режима к режиму свободномолекулярного потока является постепенным, не показывая экспериментально никакой прерывности, но для целей анализа удобно определить режимы потока, хотя это в какой-то мере произвольно. Людмила Фирмаль
В этом случае выделяется тепло, которое передается на твердую стенку через конденсационный слой путем теплопередачи, а затем через толщину твердого материала, перемещаясь к хладагенту, расположенному на противоположной стороне wall. At при этом конденсат протекает через стенки под действием силы тяжести. В нормальных условиях конденсированная фаза имеет основное сопротивление теплопередаче от пара к стенкам. Если поверхность стены ничем не загрязнена, то конденсат обычно образует сплошную пленку, покрывающую всю поверхность. Однако, если есть следы примесей на стенах(пример： Жирные кислоты), конденсат протекает через стенки в виде струй и капель.
В случае «капельной конденсации»* коэффициент теплопередачи значительно выше, чем в случае»пленочной конденсации«.Однако, поскольку на практике трудно реализовать стабильный капельно-конденсационный режим, при расчете промышленной конденсационной установки обычно используется только пленочный режим. В Коррелл-Ци, показанная ниже, является эффективным только для конденсаторных пленок. Коэффициент теплопередачи процесса конденсации чистого пара на твердой поверхности A, температура которой постоянна и равна To, определяется следующим образом: = «М-4 (7р-Р₀） Где Q-скорость подвода тепла к конденсирующей поверхности.
Tr — это так называемая точка росы пара вблизи твердой поверхности, то есть температура, при которой он конденсируется, когда пар медленно охлаждается при заданном давлении. Эта температура совпадает с температурой жидкости на границе раздела пара и пленки. Таким образом, величину, описанную в соотношении (13.63), можно рассматривать как коэффициент теплопередачи жидкой фазы на границе раздела жидкости и пара. В случае ламинарных волновых режимов конденсированной пленки вдоль твердой стенки задача конвективного теплообмена на границе раздела жидкость-пар может быть решена практически аналитически (см. задачу 13-10).Эта проблема была впервые решена Нуссельтом в 1281 году.
Существует[28] для процесса конденсации мембраны на стенках горизонтальных труб наружного диаметра D и длины L при определенной температуре поверхности трубы. (13.64） Вот, ж! L показывает массовую скорость конденсации на единицу длины pipe. In в случае умеренного перепада температур формула (13.64) может быть записана в несколько иной форме, используя условия энергетического баланса конденсатной мембраны. _₀₇₇ ?₅ (У /» «\ЦР（Гр-G₀）/ Уравнения(13.64) и (13.65) находятся в пределах ± 10% точности по имеющимся экспериментальным данным для одной горизонтали pipe.
Кроме того, с помощью этих формул результаты экспериментов, связанных с пучком горизонтальных труб[29], также могут быть описаны весьма удовлетворительно, несмотря на следующие факты: Кинетика Конденсации В последнем случае Дополнительную информацию о инфузионной конденсации см. В этой книге[1, 3]. Из-за непрерывного перетекания конденсата из трубы в трубу(в виде капель) он значительно усложняется. Теоретические уравнения, аналогичные уравнениям (13.64) и (13.65), также могут быть получены для мембранной конденсации на стенках вертикальных труб и вертикальных плоских пластин.
- Согласно Нуссельту [28], эти выражения выглядят так: Величина Г в соотношении (13.66) представляет собой суммарную массовую скорость потока конденсата в нижней части конденсирующей поверхности на единицу ширины этой поверхности. Для вертикальной трубы Г= wlaD, где w-полная массовая скорость процесса конденсации на поверхности трубы. Экспериментальные значения am, соответствующие короткой вертикальной трубе (L (15 см), хорошо согласуются с теорией.
Величина, полученная в эксперименте с длинной вертикальной трубой (L> 2,5 м), может превышать соответствующую теоретическую (в случае определенной разности температур DT) на 70%.Это несоответствие обычно обусловлено влиянием волн, которые формируются на поверхности конденсатной пленки. Амплитуда таких волн возрастает с увеличением длины трубы[3]. Далее мы переходим к эмпирическому представлению турбулентного конденсата film.
В этом случае молекулы, покидающие поверхность тела, не сталкиваются с молекулами свободного потока до тех пор, пока они не будут находиться далеко от поверхности. Людмила Фирмаль
Пленка, которая течет через вертикальную трубу или плоскую пластину, режим турбулентности возникает при Re =Г/у/я » 350.Если число Рейнольдса превышает это критическое значение, то уравнение[301] （(Гр-К) Б (13.68） Если разница в DT невелика, то это выражение эквивалентно следующему соотношению: (*Тр Для удобства расчетов, а также для указания степени соответствия теоретических и экспериментальных данных、 Мост, описываемый формулой (13.66)〜(13.69), показан на рисунке. 13-15.Несколько лучшего согласия с экспериментом в турбулентном режиме можно достичь, нарисовав на ней ряд кривых, соответствующих различным значениям числа Прандтля.
Однако, поскольку разброс экспериментальных точек в турбулентной области очень велик, практически возможно обнаружить влияние числа Прандтля на эти точки. Очень трудно получить турбулентную пленку конденсата на поверхности горизонтального pipe. To увеличьте число Рейнольдса, вам нужно использовать трубы очень большого диаметра или работать в условиях, где разница температур очень велика.
Для горизонтального трубного пучка yyntical число Рейнольдса, область ламинарного течения которого изменяется на турбулентное Re = u>ᵣ / Lp, f» A i » 1000.Здесь wT учитывает вклад трубы выше суммарного потока конденсата s Через конкретную трубу(3).установлено, что экспериментальные данные для горизонтальных труб хорошо описываются уравнениями (13.64) и (13.65) вплоть до числа Рейнольдса, которое сопоставимо с указанным выше критическим числом. Обратный процесс испарения чистой жидкости гораздо сложнее, чем процесс конденсации, и в книге не рассматривается. Растет число исследований, связанных с теплопередачей при кипячении.
Читатели могут найти в многочисленных обзорах опубликованные обсуждения этих вопросов и соответствующей литературы[3, 31]. Пример 13-4.Конденсация пара в вертикальной плоскости. Кипящая жидкость, перемещаясь по вертикальной трубе, нагревается за счет выделяющегося тепла, в то время как водяной пар конденсируется на внешней поверхности стенки мембраны трубы. Наружный диаметр трубы составляет 5,1 см, высота участка. 。Должен ли пар устанавливать температуру «тепло не поступает в стенку трубы при температуре 93,3°C»?Пар ТД. А что если Неизвестная температура= 93,3°C зависит от этого, то мы получим： = 3,05-10 — » г-см-1 с-1 93.3°C) принятый означает, что все выделяется Жара конденсация steam.
Этот случай, баланс Энергию конденсатной пленки можно описать как* 9 = > > лл = = ргдяпппречем где Q-суммарный тепловой поток к стенке трубы. Число Рейнольдса в фильме: Д М * Звонок провода 3600-5,1（3,05-10- «）544» (13.70） (13.71） Фото Ордината, которая называется режимом потока com Это выражение 1700 (3.05 утра- «） Удобный DT 2°с(13.73)） «RePr в St = Nu / N диаметр P? fi- Усталость Простите? Как?
Смотрите также:
