Основы теплопередачи - Крейт Ф.
Скачать (прямая ссылка):
446 Глава 8
Значения коэффициентов Csj в уравнении (8.21)
для различных комбинаций жидкость — поверхность нагрева
Таблица 8.2
Комбинация жидкость—поверхность нагрева
Вода — медь 0,0130 [23]
Четыреххлористый углерод — медь 0,0130 23
35%-ный раствор К2СО3 — медь 0,0054 23
н-бутиловый спирт — медь 0,0030 19
50%-ный раствор К2СО3 — медь 0,0027 23
Изопропиловый спирт — медь 0,0025 19
н-пентан — хром 0,0150 24
Вода — платина 0,0130 22
Бензол — хром 0,0100 24
Вода — латунь 0,0060 25
Этиловый спирт — хром 0,0027 24
н-пентан на меди, обработанной наждаком 0,0154 26
н-пентан на никеле, обработанном наждаком 0,0127 26:
Вода на меди, обработанной наждаком 0,0128 26
Четыреххлористый углерод на меди, обработанной 0,0070 26
наждаком
Вода на меди, обработанной наждаком и покрытой 0,0147 [26]
парафином 0,0049
н-пентан на отшлифованной меди 26]
н-пентан на меди, обработанной наждаком 0,0074 26
Вода на шероховатой поверхности меди 0,0068 26
Вода на притертой и полированной нержавеющей 0,0080 26
стали
Вода на нержавеющей стали, покрытой тефлоном 0,0058 [26]
Вода на химически протравленной нержавеющей 0,0133 [26]
стали
Вода на механически полированной нержавеющей 0,0132 [26]
стали
Основное преимущество соотношения Розенау состоит в том, что характеристики теплообмена для любой комбинации жидкость— поверхность при пузырьковом кипении при любом давлении и плотности теплового потока можно рассчитать на основании данных одного опыта. Одно значение плотности теплового потока и соответствующее ему значение температурного напора позволяют определить значение Сsf в уравнении (8.21). Необходимо отметить, однако, что уравнение (8.21) строго применимо только для чистых поверхностей. Для загрязненных поверхностей показатель степени при Pn изменяется от 0,8 до 2, хотя, по-видимому, загрязнение не влияет на другой показатель степени в уравнении (8.21). Геометрическая форма поверхности нагрева не оказывает существенного влияния на механизм пузырькового кипения, поскольку влияние движения пузырей на характер течения жидкости ограничено областью вблизи поверхности [27, 28],.
Конденсация, кипение и массообмен 447
Таблица 8.3
Коэффициент поверхностного натяжения на границе раздела пар — жидкость для воды
Поверхностное натяжение, OXlO3 Н/м Температура насыщения, 0C
75,6 0
72,6 20
69,4 40
66,0 60
62,5 80
.58,8 100
48,2 150
37,6 200
26,4 250
14,7 300
3,7 350
0,0 374,1
Пример 8.3. Рассчитать коэффициент теплоотдачи для воды, кипящей при атмосферном давлении на медной поверхности при 12O0C.
Решение. Плотность теплового потока можно определить с помощью соотношения Розенау, используя теплофизические свойства воды из табл. П.У. 1 и CSf из табл. 8.2.
. 4211:20 17 = 0,013 Г-M-, J °'0587 Г3.
2,257.106-1,741'7 L 278 ¦ 10 • 2,257 • 10 V 9,81 (957 - 0,6) J
Отсюда плотность теплового потока равна
q/A = 358 кВт/м2
и коэффициент теплоотдачи
^ = 4?^=??-=17'9 кВт/(м2. град).
Пузырьковое кипение в условиях вынужденной конвекции
Когда жидкость течет вдоль поверхности, температура которой выше температуры насыщения жидкости, или когда жидкость движется по каналу, температура стенок которого выше температуры насыщения, то в этих случаях может возникнуть кипение при вынужденной конвекции. На рис. 8.8 показаны типичные экспериментальные результаты по теплообмену при кипении недогретой жидкости в условиях вынужденного течения в трубах или каналах. По ординате отложена плотность теплового потока, а по абсциссе — разность температуры поверхности нагрева и среднемассовой температуры жидкости. Пунктирные линии соответствуют условиям вынужденной конвекции при различных скоростях и степенях недогрева, тогда как сплошные линии указывают на изменение теплообмена по сравнению с вынужденной конвекцией, обусловленное поверхностным
448 Глава 8
кипением. После начала кипения температура стенки практически не зависит от скорости жидкости, и это свидетельствует о том, что перемешивание жидкости, вызванное пузырями, гораздо эффективнее турбулентного перемешивания при вынужденной конвекции без кипения. Данные по теплообмену при поверхностном
Рис. 8.8. Типичные данные по теплообмену при кипении недогретой жидкости в условиях вынужденной конвекции: зависимость плотности теплового потока от разности температур между поверхностью и массой жидкости [30].
кипении с рис. 8.8 перенесены на рис. 8.9, где представлены в виде зависимости плотности теплового потока от температурного напора. Видно, что результирующая кривая аналогична кривой на рис. 8.6 для пузырькового кипения насыщенной жидкости в большом объеме. Это подчеркивает подобие процессов кипения при наличии и в отсутствие вынужденной конвекции; в обоих случаях плотность теплового потока зависит от температурного напора между поверхностью и температурой насыщения, а не от разности температуры поверхности и среднемассовой температуры жидкости. Суммарную плотность теплового потока при кипении в условиях вынужденной конвекции можно получить, прибавляя плотность теплового потока при кипении,
