Теплотехника - Чечеткин А.В.
Скачать (прямая ссылка):
Значения с и и в формуле (2.292) для указанных трех режимов приведены ниже:
(Ог-Рг). . . Ы(Г3 - 5. 102 5-102 - 2-107 2-107 -Ы03
с . . . . 1,18 0,54 0,135
и . . . . 1/8 1/4 1/3
При турбулентном режиме в области п = 1/3 коэффициент теплоотдачи от определяющего размера не зависит. Такой процесс теплообмена называют автомодельным.
Формула (2.292) применима для любых капельных и упругих жидкостей при Рг ^ 0,7 и для тел любой формы и размера. За определяющую температуру взята средняя температура пограничного слоя ьт = 0,5 (гж + t(_). За определяющий размер для труб и шаров - диаметр, для вертикальных плит — их высота, для горизонтальных плит — их меньшая сторона. Для горизонтальных плит коэффициент теплоотдачи
7 А. В. Чечеткии, Н. А. Занемонец
193
Рис. 2.53. Характер циркуляции теплоносителя в замкнутом пространстве вертикальной щели и в кольцевом пространстве
Эквивалентная теп.
увеличивается на 30%, если нагретая сторона плиты обращена вверх, и уменьшается на 30%, если горячая сторона обращена вниз.
Теплоотдача при свободном движении жидкости в ограниченном пространстве зависит от формы и размеров пространства, рода жидкости и температурных характеристик поверхностей, ограничивающих пространство. Примером ограниченного пространства могут служить воздушные изоляционные прослойки.
На рис. 2.53 показан характер циркуляции в замкнутом ограниченном пространстве вертикальной щели и кольцевом пространстве. Из-за сложности процессов определить коэффициент теплоотдачи обычным путем с учетом особенностей движения не удается. В практических расчетах тепловой поток через прослойки толщиной 6 рассчитывается по уравнению теплопроводности
4= -^р (*С1 - Ы, (2.293)
где Аокв — эквивалентная теплопроводность, учитывающая конвективный перенос теплоты; гс1, *с2 — температуры горячей и холодной поверхностей, разделенных прослойкой, лопроводность определяется из соотношения
Хжв = еД, (2.294)
где X — теплопроводность жидкости.
Поправочный коэффициент ек, учитывающий влияние конвекции, является функцией (Ог • Рг) и может быть взят из графика (рис. 2.54). За определяющий размер при этом принята толщина прослойки б, а за определяющую температуру — средняя температура жидкости Г/.
Теплоотдача при кипении однокомпонентных жидкостей. В химической промышленности многие технологические процессы связаны с испарением жидкости: дистилляция, ректификация, выпарка и др. Теплообмен при кипении используется не только в аппаратах, предназначенных для испарения жидкости, но также как интенсивный способ охлаждения поверхности. Коэффициент теплоотдачи при кипении на несколько порядков превышает коэффициент теплоотдачи при конвективном теплообмене с однофазной жидкостью.
Движущей силой для теплового потока в процессе кипения является температурный напор, равный разности между температурой греющей поверхности и температурой насыщения жидкости при заданном давлении Аг = ?с — гн. Условием возникновения процесса кипения является перегрев жидкости и наличие центров парообразования. Центрами парообразования могут служить неровности и дефекты поверхности, газ, адсорбированный на поверхности или загрязнения. Установлено, что
194
60
40
4- Плоская газодая прослойка} горизонтальная
х Тоже, Вертикальная
-о Цилиндрическая 2азо8ая прослойка
Цилиндрическая жидкостная прослойка ф Шародая газовая прослойка
Рис. 2.54. &к =/ (Сг Рг) при естественной циркулящт в замкнутом пространстве
кипящая жидкость всегда несколько перегрета и на границе раздела фаз всегда имеется небольшая разность температур. Характерное распределение температуры в кипящей воде при атмосферном давлении показано на рис. 2.55. Максимальный перегрев жидкости имеет место у поверхности нагрева, а температура жидкости tж превышает температуру пара гн. График приведен для поверхностной плотности теплового потока # = 22500 Вт/м2.
Перегрев может быть больше при больших плотностях теплового потока и зависит от физических свойств жидкости. В зависимости от плотности теплового потока на поверхности нагрева возникают отдельные пузырьки или образуется паровая пленка.
В первом случае режим кипения называют пузырьковым, во втором — пленочным.
При пузырьковом кипении теплообменная поверхность омывается жидкостью, пограничный слой которой разрушается образующимися пузырьками пара. Пузырьки пара при достижении определенных размеров отрываются от поверхности и всплывают, увлекая за собой столб перегретой жидкости, турбулизируют жидкость, интенсифицируя теплообмен.
При больших плотностях теплового потока, а также при увеличении температурного напора Аг = гс — гж число центров парообразования увеличивается, количество образующихся пузырьков и скорость их образования возрастают настолько, что они не успевают отрываться и, сливаясь, образуют на поверхности сплошную паровую пленку, оттесняющую жидкость от нагретой поверхности. Наступает пленочный режим кипения. Паровая пленка может образоваться при меньших тепловых нагрузках вследствие плохой смачиваемости поверхности нагрева.
