Расчет для определенных условий теплообменного аппарата, страница 3

Для воды значения l_ж в зависимости от температуры приведены в табл. 9.1 [5].

При вынужденном движении кипящей жидкости в трубах, т.е. в ограниченном объеме, теплообмен определяется двумя факторами: собственно процессом кипения и процессом вынужденного движения.

При обработке опытных данных по теплоотдаче кипящих жидкостей, движущихся по трубам, получена зависимость

                                               ,                                                (2.14)

где α – искомый коэффициент теплоотдачи кипящей жидкости с учетом её вынужденного движения;

      α_w – коэффициент теплоотдачи однофазной кипящей жидкости при скорости W;

     α_к – коэффициент теплоотдачи при развитом пузырьковом кипении в условиях свободной конвекции.

Для этого случая следует рассчитать α_к по формулам (2.12, 2.13) и α_w по формулам (2.6…3.9), а затем сопоставить  α_к  и α_w.

При α_к/α_w  < 0,5 процесс кипения практически не влияет на теплообмен и потому принимается α = α_w.

При α_к/α_w  > 2 интенсивность теплоотдачи определяется только кипением и поэтому принимается α = α_к.

При α_к/α_w  = 0,5…2 интенсивность теплообмена определяется как вынужденным движением жидкости, так и процессом кипения, для расчета используется зависимость

                                                   .                                              (2.15)

Примеры расчета коэффициента теплоотдачи α при вынужденном движении кипящей жидкости в трубах приведены в задачах № 9.15 и 9.16 [5].

3) Теплоотдача при конденсации

При соприкосновении пара со стенкой, температура которой ниже температуры насыщения, происходит конденсация. Конденсат выпадает на стенки в виде капель (когда жидкость не смачивает поверхность) или пленки. Наиболее часто в технических устройствах встречается пленочная конденсация.

При пленочной конденсации сухого насыщенного пара на вертикальной поверхности стенки или трубы и ламинарном течении пленки (z < 2300) уравнение подобия имеет вид

                                                  ,                                             (2.16)

где  – определяемое число Рейнольдса; 

                            .

Из этих соотношений находится средний коэффициент теплоотдачи:

                                           .                                          (2.17)

Если теплоотдача при пленочной конденсации сухого пара происходит в условиях смешанного режима течения пленки конденсата по высоте трубы (режим течения пленки меняется от ламинарного до турбулентного, а Z = A·H·Δt ≥ 2300), то средний по длине коэффициент теплоотдачи для водяного пара можно определить по формуле

                                                ,                                                 (2.18)

а число Рейнольдса из соотношения

                                ,                 (2.19)

где Pr и Pr_c – числа Прандтля для конденсата соответственно при температурах t_s и t_c.

При пленочной конденсации сухого насыщенного пара на горизонтальных трубах и ламинарном течении пленки (Z < 3900) уравнение подобия имеет вид

                                                 ,                                            (2.20)

где ,

      .

Из этих соотношений находится средний по периметру коэффициент теплоотдачи:

                                     .                                          (2.21)

В формулах (2.17), (2.18), (2.20), (2.21) имеем

                                   ,                               (2.22)

где A – коэффициент, ; B – коэффициент, м/Вт.

Значения комплексов A, B в зависимости от t_s для воды приведены в табл. 8.1 [6].

В формулах (2.16…2.22) приняты следующие обозначения:

H – высота вертикальной трубы; R – радиус трубы; Δt = (t_s – t_c) – температурный напор; λ, ν и ρ – коэффициент теплопроводности, кинематический коэффициент вязкости и плотность конденсата при температуре насыщения t_s; r – теплота парообразования при t_s/

Для расчета теплоотдачи в условиях конденсации перегретого пара вместо теплоты парообразования r надо подставить r+Δi, где Δi – теплота перегрева пара (Δi = i_n – i”, где i_n, i” – энтальпия перегретого пара и энтальпия сухого насыщенного пара).

Примеры расчета коэффициента теплоотдачи при конденсации пара приведены в задачах № 8.1, 8.4, 8.14, 8.18, 8.22, 8.26, 8.29 [5].