Теплотехника - Чечеткин А.В.
Скачать (прямая ссылка):
Для чисто ламинарного течения (Ее < 10) эта поправка близка к единице.
Таким образом, коэффициент теплоотдачи при конденсации чистого неподвижного пара определяется по формуле
а = а^е.„8„ (2.333)
где адг — коэффициент теплоотдачи по формуле Нуссельта (2.330); Et — коэффициент, учитывающий влияние температуры на физические свойства конденсата и определяемый из зависимости
е, = (^п)3/8(ии/цс)1/8. (2.334)
Поправка е, справедлива при 0,5 < 1„/Хс < 2 и 0,1 < и„/Рс < 1.
Для наклонных поверхностей вместо д следует ввести проекцию вектора ускорения свободного падения на ось х: дх = д соб р\ где (3 — угол между вектором силы тяжести и направлением движения
пленки. Тогда для наклонных поверхностей анак = аверт |/со55~р\
Полученные результаты применимы также при конденсации на наружных и внутренних поверхностях вертикальных труб, диаметр которых больше толщины пленки конденсата.
Для горизонтальной цилиндрической трубы в случае непрерывного стекания конденсата величина (3 переменна. Для этого случая Нуссельт получил среднее значение коэффициента теплоотдачи на одиночной горизонтальной трубе в виде
206
1
а = 0,725
Хъргдг
(2.335)
Рис. 2.61. График для определения поправочного коэффициента к, к формуле (2.335)
Мок {t п — tc) d За определяющий размер в этом случае принят наружный диаметр трубы d.
Для горизонтальных пучков коэффициент теплоотдачи меньше, чем для одиночной трубы, и рассчитывается по формуле апу., = аег.
Поправка е2 берется по графику рис. 2.61 и зависит от расположения труб в пучке и числа рядов г. На рисунке кривая 1 для шахматного, кривая 2 для коридорного расположения труб. Уменьшение а в пучках связано с увеличением толщины пленки на трубах, расположенных в нижних рядах, где накапливается стекающий конденсат.
На вертикальных трубах для отвода конденсата с целью уменьшения толщины пленки устанавливаются специальные коидспсато-отводные колпачки.
При конденсации перегретого пара следует учитывать теплоту перегрева (}ш и вместо теплоты конденсации в расчет вводить сумму г + qim, где <у„п = //„„ — /г", a him и /г" — энтальпии перегретого и насыщенного паров. Обычно перегрев незначительно меняет а и во многих случаях теплотой перегрева можно пренебречь.
Содержание в паре неконденсирующихся газов существенно снижает коэффициент теплоотдачи. Так, содержание 1 % воздуха в водяном паре снижает коэффициент теплоотдачи на 55...60%, а 2 % — почти в три раза. Это уменьшение а объясняется накоплением у стенки неконденсирующихся газов, чему способствует снижение парциального давления пара в парогазовой смеси. Пограничный слой с неконденсирующимся газом создает дополнительное термическое сопротивление.
Температурный напор Аг = f„ — fc в этом случае также снижается, так как снижается температура насыщения, соответствующая парциальному давлению пара.
В промышленных конденсационных установках воздух из пара удаляется специальными воздушными насосами.
§ 2.6. ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ
Особенностью теплообмена излучением является то, что такой теплообмен не требует непосредственного контакта тел. Излучение рассматривается как процесс распространения электромагнитных волн, испускаемых телом. Излучение энергии сводится к преобразованию внутренней энергии тела в лучистую энергию электромагнитных колебаний. Излучение электромагнитных волн свойственно всем телам. Спектр излучения большинства твердых и жидких тел сплошной, непрерывный. Это значит, что эти тела обладают способностью
207
излучать (и поглощать) лучи всех длин волн. Распределение энергии в спектре излучающего тела определяется температурой тела. Носителями тепловой лучистой энергии являются волны инфракрасной части спектра излучения с длиной волны 0,4-Ю-3...0,8 мм.
Суммарное излучение с поверхности тела по всем длинам волн спектра называется интегральным или полным лучистым потоком. При постоянной плотности интегрального излучения Е излучающей поверхности полный лучистый поток <2 (Вт) определяется в соответствии с (2.8) соотношением
= ЕЕ. (2.336)
В общем случае тело, на которое падает лучистый поток, частично поглощает его, частично отражает и частично пропускает (рис. 2.62). На основании закона сохранения энергии можно написать:
<2пад = йл + <2* + (Ь
или для плотностей излучения
?Пад = ЕА + -ЕЛ + Ер. (2.337)
В безразмерном виде
А + Я + В = 1. (2.338)
Здесь А = ЕА/ЕПЬД называется коэффициентом поглощения; К = = Ея/?пад — коэффициент отражения; Ь = Ео/ЕПад — коэффициент проницаемости.
Коэффициенты поглощения, отражения и проницаемости зависят от природы тел, состояния их поверхности. Как видно из формулы (2.331), их значения могут изменяться в пределах от 0 до 1. Тело, которое полностью поглощает всю падающую на него лучистую энергию, следовательно, для которого А = 1, /? = .?> = 0, называют абсолютно черным телом. Если Я = 1, А = ?> = 0, то такое тело называют абсолютно белым телом, а если ?> = 1, А = Я = 0 — абсолютно прозрачным (диатермическим) телом. В дальнейшем все величины, относящиеся к абсолютно черному телу, будут обозначаться индексом «0», например А0 = 1.
