Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Теплотехника -> Чечеткин А.В. -> "Теплотехника" -> 75

Теплотехника - Чечеткин А.В.

Чечеткин А.В. Теплотехника: Учеб. для хим.-технол. спец. вузов — М.: Высш. шк., 1986. — 344 c.
Скачать (прямая ссылка): teplotech.pdf
Предыдущая << 1 .. 69 70 71 72 73 74 < 75 > 76 77 78 79 80 81 .. 125 >> Следующая

Пленочная конденсация устанавливается на шероховатых, металлических и покрытых оксидной пленкой поверхностях. Даже загрязненные поверхности под влиянием длительной эксплуатации самоочищаются и становятся смачиваемыми. Поэтому большинство промышленных аппаратов работает в режиме пленочной конденсации.
Коэффициент теплоотдачи при пленочной конденсации ниже, чем при капельной, так как стекающая пленка конденсата имеет большое термическое сопротивление. Исключение составляет пленочная конденсация паров жидких металлов, для которых характерна высокая теплопроводность.
При образовании пленки пар отделен от стенки. Принято считать, что температура поверхности пленки, обращенной к пару, равна температуре насыщения.
На рис. 2.60 показан вертикальный разрез пленки. При конденсации пара на вертикальной стенке толщина стекающей пленки конденсата увеличивается, начиная от поверхности кромки стенки. Режим течения конденсата определяют по числу Рейнольдса: Ие = м>5/уж, где и» — средняя скорость течения пленки в рассматриваемом сечении; 8 — толщина пленки.
Ламинарное течение наблюдается в верхней части пленки, когда толщина пленки и количество конденсата невелики. Ламинарное течение пленки может сопровождаться волновым, носящим установившийся периодический характер. При Ке > 11еКр течение пленки становится турбулентным. Для конденсации неподвижного пара принято считать 11е,ф = 400.

Рис. 2.60. Течение конденсата на вертикальной пластине; распределение скорости и температуры в сечении пленки конденсата
203
Взаимосвязь между тепловым потоком и расходом конденсата определяется уравнением
й = гМ, (2.313)
где г — теплота конденсации; М — массовый расход конденсата; в сечении / = 8/2 М = рж^Ыг, где 1г — ширина пленки конденсата.
Вся теплота, выделившаяся при конденсации, отводится через пленку конденсата и по уравнению Ньютона — Рихмана равна
<2 = а Дг ^ = а Дг х/г. (2.314)
Для ламинарно текущей пленки теплопроводность учитывается лишь в направлении у (рис. 2.60) и при стационарном тепловом режиме уравнение энергии (2.22) приводится к виду
с12г/аУ = 0. (2.315)
Уравнение движения (2.29) в этом случае будет
А2\УХ йу
Иж 1..2 = Рж0- (2.316)
Левая часть уравнения движения (2.35) равна нулю, так как процесс стационарный и инерционными силами пренебрегаем (УУ* ВДОЛЬ ОСИ Х не меняется). Градиент давления &р/&х = 0', так как он зависит от гидростатического давления пара вдоль оси х, а оно мало из-за малой плотности пара.
Граничные условия:
при у = 0 г = гс; и- = 0;
(2 317)
при у = 5 г = г„; й\мх/йу = 0.
Значение производной 6\\>х/йу = 0 вытекает из предположения, что скорость пара мала и трение на границе пленки конденсата отсутствует.
Интегрирование уравнения энергии с учетом граничных условий дает
&/6у = (г„ - *с)/5*. Коэффициент теплоотдачи определим из уравнений Ньютона и Фурье:
а__1Ц_-МЦ('--Ц* (2.318)
ГЦ ГС ?Н ?С ОД;
т. е. коэффициент теплоотдачи обратно пропорционален толщине пленки конденсата и может быть определен, если известно 8*.
Толщина пленки конденсата 8* определяется из уравнения движения. Интегрируя уравнение (2.316) при граничных условиях (2.317), получим
*х = ^~{2ду ~ 52)' (2'319)
204
Параболическое распределение скорости показано на рис. 2.60. Средняя скорость течения:
w,--g-J5*w»dy. (2.320)
Подставим wx из (2.319), тогда получим
wx = рж002/3цж. (2.321)
Определим массовый расход конденсата через поперечное сечение пленки шириной, равной единице:
A^ = P«wA-l = ?f?^. (2.322)
В сечении, лежащем ниже на величину dx, расход конденсата увеличивается:
dMx = ржа (wx5x • 1) = piorM4 (2.323)
Это приращение может быть определено следующим образом. Выразим массу сконденсированного пара через теплоту конденсации г и теплоту, выделившуюся при конденсации:
—(t -t)
= iiii = 5* " ' = ^UL. (2.324)
г г г
Тогда увеличение расхода жидкости определится просто:
dMx = ~ — (t„ - tc) dx. (2.325)
ох г
Приравняв правые части уравнений (2.323) и (2.325), получим
М-ж °я г
Интегрируя это уравнение, получим
0Ржг5?
(2.326)
+ с.
4^жЦж (^и ^с)
Постоянная с = 0, так как при х = 0 толщина пленки 8 = 0. Окончательное выражение:
4
8V =
4р.жА.ж (сп гс)х ^ 327)
р2дг
Значение коэффициента теплоотдачи получим, подставляя (2.327) в формулу (2.318):
фЛ (2.328)
4Мг..-Ох'
Среднее значение а по поверхности пластины найдем интегриро-
205
ванием (2.328) по высоте Л:
а = -—|0алсЬс, (2.329)
где И — длина участка осреднения. После интегрирования получаем
а = 0,943
В критериальном виде формула (2.330) будет
_ _1_
Ми = 0,943(АгРгК)4, (2.331)
ос/2 дк3 . гг у
где Ми = -—; Аг = —27---—г-— число Архимеда; К =
К' У2(1 - р„/рж) ' ' (ср)жАг
число фазового перехода.
В том случае, когда р„/рж «: 1, вместо числа Аг следует пользоваться числом Галилея Са = дк3/у2.
Приведенный вывод принадлежит Нуссельту и относится к чисто ламинарному режиму течения пленки. П. Л. Капица показал, что при установившемся волновом движении средняя толщина пленки конденсата меньше, чем при строго ламинарном. Д. А. Лабунцов предложил поправку к (2.330) на волновое течение в виде функции от числа Рейнольдса ^ _ Ее0.04 (2 332)
Предыдущая << 1 .. 69 70 71 72 73 74 < 75 > 76 77 78 79 80 81 .. 125 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed