Оглавление:
Внешний тепло и массолеренос
- Внешний тепломассоперенос (31-13) (31-14) Механизм теплопередачи при наличии массообмена отличается от механизма чистого теплопередачи. Обычно сила внешнего тепла * и массообмена при испарении жидкости определяется следующими показателями: q = a (tt-tm) = Nu (V0 G = ао (рг-рж), Где q и G — плотность теплового потока и
масса материала, соответственно, em / lg и кг1 (м2-с). At = tc-tHi — разность температур между температурой пара и газа и поверхностью жидкости или объекта, ° С. rg и hl-окружающая среда паров газа и плотность паров поверхности тела или жидкости, кг / л3; а и сСО-коэффициенты тепломассопереноса, Вт / (м2 • град) и м / с соответственно. \ W — теплопроводность смеси газов и паров на
поверхности жидкости W! (М • град). как идеальный газ, мы можем использовать уравнение p = pRT, чтобы выразить следующее соотношение (31-14): G = aPf) (pv-pJ = NuD-—Ap, Где «d = -массовый коэффициент передачи, см. Разницу Парциальное давление Ap, кг! (М2 • сек • н / м2) или сек / м2 и комнатной температуре и парогазовая
Я-характерный размер, м Если мы рассмотрим пары парогазовой смеси Людмила Фирмаль
среда и парциальное давление пара на поверхности тела или жидкости, н / м2. Ko — коэффициент удельной массы парогазовой смеси на поверхности жидкости, кг / (м • с • н / м2). Dr-разница парциального давления пара между окружающей газообразной паровой средой и поверхностью тела или жидкости, н / м2. Числа Nu и Nu / e определяются экспериментально из известной плотности
теплового потока q и материала G, перепада температуры M и парциального давления Dr. Коэффициенты \ а рассчитываются по соответствующей формуле или взяты из таблицы. В условиях вынужденной конвекции числа Nu и Nu> зависят не только от свойств потока (Re) и физических свойств сред (Pr и Pro), но также от термодинамических свойств (Gu) сред. Термодинамическое число испарения Gu характеризует способность парогазовой смеси
поглощать жидкие пары. А. В. Нестеренко получил следующую эмпирическую формулу после обработки ряда экспериментальных данных об испарении жидкости со свободной поверхности для адиабатического процесса и условий принудительного движения воздуха. Nu = k Pr ° * 03Re43u, rr, (31-15) Nп0 = k ‘Pro38Re ^ Gu «1» (31-16) Где Pr = v / Gc — тепловой эталон Прандтля. коэффициент v-кинематической вязкости, м21сек Коэффициент термодиффузии парогазовой среды, м2! Sec \ Pro = v / Da — диффузионное число
- Прандтля. Значения коэффициента диффузии паров Da, формулы (31-15) и (31-16) по Н / С Неренко (константы ft, n, m, k \ n \ t ‘) приведены в табл. 31-1. Таблица 31-1 Постоянные значения в формулах (31-15) и (31-16) Предел вариации референции Re k p t k 1-2-U2 3,15-103-2,2-U4 2,2 * 104-3,15 * 10 ^ 1,07 0,51 0,027 0,48 0,61 0,9 0,175 0,175 0, 175 0, 83 0,49 0,0248 LLC oVjjg% 0, 135 0,135 0,135 Если Re <200 из Nu, [Выражение (31-15) 1 должно быть вычтено на 2. Другими словами, вам нужно написать (Ну-2). То же самое должно быть сделано для
распространяющегося числа Nuo. Коэффициент тепломассопереноса при испарении является жидким и со свободной поверхности в условиях естественной конвекции, А. Рассчитано по формуле В. Нестеренко: Nu = 5,0 (Pr • Ar) 0-104 (Pr • Ar) 3. U6-2-108; (31-17) Nu0 = 0,66 (PrD • Ar) 0-20 при (Pr. Ar) = 3 • 10e-2-10 *. (31-13) При расчете чисел Nu и Ar сторона квадрата, равная площади поверхности жидкости, используется в качестве размера решения. В этих уравнениях
теплопроводность \ I рассчитывается по следующей формуле: \ = Х0 + 0,0041 ф, где — теплопроводность осушающего газа. (P-газ влажность. Коэффициент диффузии (массовая проводимость), формуле. Где D0 — коэффициент диффузии влажного газа в нормальных условиях (D0 = 0,079 мсек для водяного пара во время диффузии в воздух). [Переменного тока масса киломоля пара, кг \ моль \ /? 0 и Т0 — атмосферное давление Впрыск и температура в
называемый парциальной разностью давлений, рассчитывается по следующей Людмила Фирмаль
нормальных условиях (p0-101325 «/ l2; T0 = 273,15 ° K); R — общая газовая постоянная, Дж / кмоль • град. T — средняя абсолютная температура на границе слой: G == 273,15+ + рп — парциальное давление сухого пара, н / м2. Физические параметры для сушки, воздуха и воды взяты из таблицы приложений. При определении теплового и массового потока при внешнем тепломассопереносе необходимо рассчитать температуру поверхности. Это всегда отличается от температуры глубины жидкости, если температура жидкости равна температуре
воздуха, за исключением адиабатического процесса. Для неадиабатических условий температура поверхности в достаточном приближении может быть определена по формуле, полученной А. В. Не-Серенко при испарении воды. Контейнер диаметром 210 мм: Условия естественной конвекции \\> = 0,0135 K’1,5 (Ar. Pr) 0’00; Для условий принудительной конвекции I |> = 0,00615 K «0’96 Re0’34. -В этих выражениях определенные критерии добавляются выражением / * — (‘»- 7″ / (‘ s- / «). Критерий принятия решения К K = (tc-tM) / (tw- / m),
где температура водяного столба? tn — температура поверхности воды. / м-Температура воздуха по мокрому термометру. Т. Сергеев в своем исследовании подтверждает вывод А. В. Нестеренко о влиянии массообмена на теплообмен. Объем уравнения В. Нестеренко был расширен до Re = 1,5 • 106. Г. Т. Сергеев провел обширные экспериментальные исследования процесса внешнего
тепломассопереноса при испарении жидкости с поверхности капиллярного пористого тела, а также теплообмена сухого тела при турбулентности. Результат обработки экспериментальных данных выражается следующим уравнением подобия. … Для передачи тепла— • «Nu = 0,061 Re0 * 77 Pr0,33Gu0,09; Для массового переноса Nu © -0,096 Re0 »76 Pr £ ’33 Gu0’144. В этих уравнениях все параметры связаны с температурой среды. Эксперимент проводился при скорости воздушного потока 3-15 м / с / с. Температура -25 ~ 90 ° С,
относительная влажность 5 ~ 80%, Re = 1,6 • 105. » » Анализ экспериментальных данных показал, что сила тепломассопереноса прямо пропорциональна температуре и скорости потока и обратно пропорциональна влажности паровоздушной среды. \ Исследование полностью подтвердило возможность введения числа Гухмана (разброс экспериментальных точек значительно сократился) и обработку экспериментальных данных по формовым зависимостям или Nu = / (Re, Pro, Гу) Nud = / (Re, Pro, Гу), Это уникально характеризует процесс испарения жидкости как с открытых, так и с капиллярно-пористых поверхностей. , В реальных условиях в
большинстве случаев отдельные процессы, вызванные одним свободным или одним принудительным ковектором, не наблюдаются. Поэтому МИСИ им в разработке А.В. Нестеренко работают в лаборатории отопления и вентиляции. Куйбышева Л. В. Петровым было проведено экспериментальное исследование процесса испарения, возникающего при комбинированном взаимодействии естественной и вынужденной конвекции. , По сравнению с коэффициентом теплопередачи при теплопередаче, который не осложняется массопереносом («сухой» теплообмен),
коэффициент теплопередачи в процессе испарения жидкости со свободной поверхности является более важным. Объемное испарение является одной из основных причин, по которым теплообмен во время испарения усиливается по сравнению с «сухим» теплопередачей. Согласно теории объемного испарения, когда газовый поток контактирует с поверхностью жидкости, вдоль этой поверхности происходит неоднородный процесс фокальной
конденсации. В результате происходит отделение очень мелких частиц жидкости, которые испаряются в пограничном слое. Вторая причина, по которой AISC увеличивается по сравнению с высушенной, заключается в наличии целенаправленного процесса испарения и конденсации. В результате 103-кратное переменное изменение материала (пара) вызывает нарушение структуры ламинарного пограничного слоя, что приводит к усилению
тепломассопереноса. Это явление оказывает наибольшее влияние при испарении в вакууме. Механизм переноса тепла и влаги при испарении с влажного материала (испарение) сильно отличается от механизма переноса при испарении со свободной поверхности жидкости. Как показала работа Н. С. Михеевой, процесс сушки протекает с непрерывным углублением поверхности испарения, в результате чего образуется зона испарения, а ее толщина постепенно увеличивается. Если на поверхности материала происходит
испарение, температура поверхности постоянна в адиабатических условиях и равна температуре мокрого термометра. Если поверхность испарения углубится, температура внутри материала будет ниже, чем на внешней поверхности. Поэтому в испарительной головке создается температурный напор, который увеличивается от tc- / на поверхности материала до tc- / м на поверхности испарения. По мере того как температурный напор увеличивается в направлении теплового потока (от внутренней поверхности материала), коэффициент
теплопередачи увеличивается. Следовательно, когда поверхность испарения глубже, коэффициент теплопередачи больше, чем при испарении на наружной поверхности. В то же время, когда интенсивность массопереноса уменьшается (ближе к концу процесса сушки), интенсивность теплообмена также уменьшается. Следовательно, массообмен влияет на теплообмен. Поскольку поверхность испарения углубляется и влага испаряется из влажного
материала, пар проходит через зону испарения. В микрокапиллярах молекулы пара и молекулы воздуха движутся с высокой скоростью независимо друг от друга. Другими словами, движение пара происходит не диффузией, а извержением. Плотность материала сточных вод определяется по формуле Гм = 1,064 Ф VvjR V (ПафВТ), Где | LN-пар молекулярная масса. R — универсальная газовая постоянная. rp — парциальное давление пара; D — коэффициент молекулярного потока, пропорциональный среднему радиусу капилляра. Плотность диффузионного потока материала определяется по следующей
формуле. CPU Dp Где p и pn — атмосферное давление и парциальное давление пара соответственно. е — коэффициент, характеризующий пористость материала. V — оператор Гамильтона. Возможность диффузионной передачи. потенциал Стоки — ПИВТ. Поскольку температура / м поверхности испарения ниже, чем температура внешней поверхности материала, в зоне испарения * возникает большой градиент струйного движения *, и движение пара через зону испарения становится интенсивным. Если материал содержит капилляры с радиусом r;> 10-5 см, смешанный паровой перенос испарения и диффузии пройдет через зону испарения. Диффузия пара в макрокапилляре является сложной. Тепловое скольжение. Когда существует разница температур по длине капилляра, создается
циркулирующий воздушный поток: стенка капилляра относительно теплового потока, вдоль оси — направления теплового потока. Поскольку температура капилляра на испарительной поверхности внутри материала ниже, чем на наружной поверхности материала, происходит миграция газа к поверхности материала. Таким образом, тепловое скольжение усиливает перенос пара на поверхность материала через зону испарения. Другими словами, это увеличивает силу массообмена. 1 Тепломассоперенос с поверхности материала в окружающую среду в основном осуществляется молекулярным способом (теплопроводность и диффузия). Однако наличие
интенсивного транспорта пара в зоне испарения усиливается явлением теплового проскальзывания и создает градиент давления внутри зоны. Это меняет механизм переноса пара в пограничном слое. Пар, выходящий из зоны испарения с высокой интенсивностью, нарушает воздушный пограничный слой вблизи поверхности материала, вызывая изменения в гидродинамических условиях. В результате сильный массоперенос Степень будет увеличиваться. Следовательно, сила тепломассопереноса при испарении влаги из влажного материала выше, чем при испарении жидкости со свободной поверхности. Основным фактором, влияющим на
тепломассоперенос между влажным капиллярным пористым материалом М и влажным воздухом (сушка, испарительное пористое охлаждение), является углубление поверхности испарения. Более глубокие поверхности испарения изменяют механизм тепломассопереноса как внутри (внутренний тепломассоперенос), так и снаружи (внешний и массообмен). Поэтому тепломассоперенос между поверхностью влажного сухого материала и окружающей средой следует рассматривать как комбинацию тепломассопереноса в зоне испарения и воздушного пограничного слоя внутри материала.
Смотрите также:
Решение задач по термодинамике
