Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Крейт Ф. -> "Основы теплопередачи" -> 151

Основы теплопередачи - Крейт Ф.

Крейт Ф., Блэк У. Основы теплопередачи — М.: Мир, 1983. — 512 c.
Скачать (прямая ссылка): osnteploper1983.djvu
Предыдущая << 1 .. 145 146 147 148 149 150 < 151 > 152 153 154 155 156 157 .. 177 >> Следующая

Конденсация, кипение и массообмен 435
выражение:
hG = 0,728 [l + 0,2 Cp{Tsvhf~Ts) (N - 1)] X
хМ" <-<>
которое достаточно хорошо согласуется с экспериментальными данными, при условии, что [(N—\)cp(Tsv— Ts)/hfg] < 2.
В предыдущих выражениях размерность коэффициента теплоотдачи— Вт/(м2-град) при условии, что размерности других величин следующие: cpi— удельная теплоемкость жидкости, Дж/(кг-град); kt — коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/(м-град); р/ — плотность жидкости, кг/м3; — плотность пара, кг/м3; g — ускорение свободного падения, м/с2; hfg — скры-
так^теплота конденсации или испарения, Дж/кг; hrfg=hfg -f g ?р/ X X (^50 — ^)» № — вязкость жидкости, H-с/м2; D — диаметр трубы, м; L — вертикальный размер плоской поверхности, м; TSU — температура насыщенного пара, К; ^—-температура поверхности стенки, К.
Теплофизические свойства жидкой пленки в выражениях (8.7) — (8.14) необходимо рассчитывать при среднеарифметическом значении температур пара и стенки. При этих условиях формулы Нуссельта позволяют удовлетворительно рассчитать коэффициенты теплоотдачи при конденсации паров. Экспериментальные данные в целом согласуются с расчетами по теории Нуссельта, если физические условия соответствуют допущениям, принятым при анализе. Когда течение конденсата становится турбулентным, когда скорость пара очень высокая [6] или когда приняты особые меры, чтобы сделать поверхность несмачивае-мой, наблюдаются отклонения от результатов, рассчитанных на основе пленочной теории Нуссельта. Все эти факторы способствуют увеличению коэффициента теплоотдачи, и поэтому пленочная теория Нуссельта всегда будет давать заниженные результаты.
Пример 8.1. Водяной пар конденсируется в трубе длиной 1,5 м наружным диаметром 0,013 м при давлении 40 кН/м2 и Tsv = 349 К. Рассчитать коэффициенты теплоотдачи для этой трубы, находящейся а) в горизонтальном и б) в вертикальном положениях. Принять, что средняя температура стенки трубы 325 К.
Решение.
а) При средней температуре пленки конденсата [Ff = (349 + 325)/2 =* = 337 К] условиям данной задачи соответствуют следующие значения тепло-физических свойств: ki = 0,661 Вт/(м-град), р/ = 980,9 кг/м3, hig = 2,349 X X 10е Дж/кг, \ц = 4,48-10-4 Н-с/м\ cpl = 4184 Дж/(кг ¦ град).
Для горизонтальной трубы можно использовать выражение (8.13), тогда коэффициент теплоотдачи равен
? А »ое Г 930,9 • 980,6 . 9,81 ¦ 2,387 ¦ 10*. 0,6613 у/4 1ПАЛПИ „ 2 , he = 0,725 [ 0,013-4,48.10-4349 - 325) J « 10 600 Вт/(м'¦ град).
436 Глава 8
б) Труба, расположенная вертикально, может рассматриваться как вертикальная пластина площадью ndLt и, согласно выражению (8.11), средний коэффициент теплоотдачи равен
Влияние турбулентности в пленке
Результаты предыдущих расчетов показывают, что при заданной разности температур средний коэффициент теплоотдачи значительно больше, когда труба находится в горизонтальном положении, при котором путь стекания конденсата короче и пленка тоньше, чем в вертикальном положении, при котором путь стекания длиннее и пленка толще. В общем случае этот вывод справедлив, когда длина вертикальной трубы более чем в 2,87 раза превышает наружный диаметр, как это видно из сравнения выражений (8.11) и (8.13). Однако оба этих выражения получены на основе допущения, что течение пленки конденсата ламинарное, и, следовательно, они неприменимы, когда течение конденсата турбулентное. Турбулентное течение трудно получить на горизонтальной трубе, но оно может возникнуть в нижней части вертикальной поверхности. Когда это происходит, средний коэффициент теплоотдачи возрастает с увеличением длины поверхности конденсации, поскольку конденсат уже не обладает большим термическим сопротивлением, как в случае ламинарного течения. Такое поведение в известной степени аналогично поведению пограничного слоя.
Подобно тому как в жидкости, текущей по поверхности, происходит переход от ламинарного режима течения к турбулентному, так и движение конденсата становится турбулентным, когда число Рейнольдса превышает критическое значение ~2000. Число Рейнольдса для пленки конденсата Re6, вычисленное с использованием эффективного (гидравлического) диаметра в качестве определяющего размера, можно записать как Re6 = (4A/P)Tc/&\ii, где P — смоченный периметр, равный nD для вертикальной трубы, и Л — площадь поперечного сечения потока, равная Рб. Местный коэффициент теплоотдачи для турбулентного течения конденсата можно рассчитать по фор-
Чтобы получить средние значения коэффициента теплоотдачи, необходимо проинтегрировать Hx по поверхности с помощью уравнения (8.8) для значений 4Тс/\и, меньших 2000, и с по* мощью уравнения (8.15) для значений этого параметра, боль* ших 2000. Результаты таких расчетов для двух значений числа
hc = 0,943
980,9 . 980,6 > 9,81 • 2,387 • IQ6 • 0,6613 VP 4,48 - Ю-4 - 1,5 (349 - 325) J
= 4230 Вт/(м2. град).
муле [7]
(8.15)
Конденсация, кипение и массообмен 437
Прандтля нанесены линиями на рис. 8.2, где также приведены некоторые экспериментальные данные, полученные для дифе-нила при турбулентном течении пленки [8]. Пунктирная линия на том же графике представляет собой эмпирическую кривую.
Предыдущая << 1 .. 145 146 147 148 149 150 < 151 > 152 153 154 155 156 157 .. 177 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed