Основы расчета нефтезаводских процессов и аппаратов - Эмирджанов Р.Т.
Скачать (прямая ссылка):
Значение 4 , как известно, зависит только от рода жидко-
давления. Учитывая бурное перемешивание, при кипении можно считать, что температура всей массы кипящий жидкости, примерно, одинакова, за исключением частиц жидкости, непосредственно примыкающих к стенке.
Разница Д? между температурой стенки и температурой основной массы жидкости (ts ) будет тем больше, чем выше тепловая нагрузка поверхности нагрева q ккалім2 час (т. е. количество ^ тепла, передаваемое жидчости, в 1 час через 1 м2 поверхности стенки),
С повышением величины kt коэффициент теплоотдачи ас сначала растет, достигая при некоторой, так называемой критической разности температур (Д?кр) своего максимума (акр),
л 1 Пленочное
кипение
to* Abt°c
'Фигі 80. Характер изменения тепловой нагрузки поверхности нагрева (qt ккалім* час) и коэффициента теплоотдачи (а, ккалім'2 час. 0C1 при кипении воды под атмосферным давлением в зависимости от температурного напора (ДСС)
а затем снова уменьшается (фиг. 80), Область AC кривой <ol — f(?bt) соответствует так называемому пузырчатому кипению, при котором на поверхности стенки образуются разрозненные пузырки пара.
Участок справа от точки С соответствует так называемому пленочному кипению, при котором образующиеся пузырьки пара, сливаясь воедино, превращаются в почти сплошную паровую пленку, отделяющую жидкость от нагревающей стенки.
На основании опытов, например, устанаьлено, что при „атмосферном давлении для воды; Д?кр
25°С:
а
кр
Я
кр
40000 ккалім2 час°С\
для бензола: AtKp 350000 ккалім2-час.
47° С; а
акр" Д^кр
1000000 ккал/м2 час;
кр
7500 ккал!мг-час° С;
224
Установление значения AtK? (или qKp) имеет очень важное значение для кипятильных и выпарных аппаратов.
Повышение температуры греющего агента приводит в увеличению разности температур At между стенкой и кипящей жидкостью. Повышать температуру греющего агента выгодно до тех пор, пока Аі = іш —t3 не достигнет величины AtKp. Дальнейшее увеличение температуры греющего агента резко снизит величину ас (и q), хотя температура стенки и значение Д/ увеличиваются.
Критериальное уравнение для определения коэффициента теплоотдачи ас при кипении жидкости разработано Г. Н. Кру-жилиным и в развернутом виде выглядит следующим образом:
/ ry* \ 0,033 /V\i/ Х°.8./7°>7
или
0,00364 —
я \ 0,043 / „г vi/ ^о,8 "13,33
П Г I T V/s
(IX, 37)
Зависимость между acq и Д? следующая
q = ac-At. (IX, 38)
В уравнениях (IX, 36 — IX, 38) все физические параметры жидкости отнесены к температуре U и приняты следующие обозначения: ас — коэффициент теплоотдачи, ккал/м2 яас° С; q — тепловая нагрузка поверхности нагреьа, ккалі'м2-час.; Д/ - ?ш — 4 ,°С; rs =/3 +- 273 — температура насыщенного пара, "К; г —теплота парообразования, ккал/кГ; \і — коэффициент динамической вязкости, кГ/сек-м2; с — удельная теплоемкость жидкости, ккал/кГ°С; о — поверхностное натяжение, кГ\м\ >. коэффициент теплопроводности, ккал/м-час.° С; Y и f" удельные веса жидкости и образующегося пара, кГ/мг
В частности, подставляя значения физичес <их параметров для случая кипящей воды, можно получить следующие расчетные уравнения:
ас = 2.53 /?0'176 .00-7, ккал/м2-час0 С (IX, 39)
или
ас = 22 /?0*58 - Д?2'33, ккал/м2 ¦ час0 С (IX, 40)
где /?—давление в системе, ата
372-15
225
Приведенные уравнения справедливы при кипении жидкости в большом объеме. Если же кипение происходит внутри труб, то условия теплопередачи усложняются и приведенные формулы могут быть использованы как ориентировочные.
11. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ КОНДЕНСАЦИИ ПАРОВ
Пары могут конденсироваться на поверхности либо в виде капель, либо в виде пленки. Капельняя конденсация обычно наблюдается, когда поверхность охлаждения плохо смачивается конденсатом. Пленочная конденсация наблюдается в случаях, когда поверхность охлаждения хорошо смачивается конденсатом. При пленочной конденсации толщина пленки, по мере стекания конденсата вниз по поверхности стенки, увеличивается. Температура пленки со стороны пара принимается
равной температуре насыщенного пара 4, а с другой стороны— температуре стенки іш.
В большинстве случаев в промышленных конденсаторах наблюдается пленочная конденсация, особенно при больших скоростях пара (> 10 м/сек).
При пленочной конденсации чистых паров на поверхности труб в соответствии с данными С. С. Кутателадзе можно использовать следующую формулу [6]
ас = Сш/ J^^lli^, ккал/м*-час.°С, (IX, 41)
где X, т и — коэффициент теплопроводности (ккал/м-час°С),
удельный вес (кГ1мь) и коэффициент динамической вязкости (кГ. сек!мг) конденсата, которые берутся при средней температуре пограничного слоя tm = 0,5 );
г—теплота конденсации (ккалікГ),которая берется при температуре насыщения (4 ).
M=tu — tf, °С.
/ и С - определяющий геометрический размер (м) и коэффициент.
Для вертикальных труб: C= 1,13 и Z =//(где //—высота трубы).
Для горизонтальных труб: С = 0,72 и Z = d (где rf — наружный диаметр трубы).
Для пучка горизонтальных труб: С = 0,72 и l—n-d (где п — число труб, расположенных друг над другом в одном вертикальном ряду).
