Методы изучения процессов тепло- и массопереноса. Теплообмен излучением. Излучение и поглощение реальных тел, страница 37

Коэффициенты  теплоотдачи  при  конденсации пара,  двигаю-щегося  с  небольшой  скоростью,  рассчитываются  по  числу  Нуссельта,  которое  обычно  представляется  как  функция  чисел  Ku,  Pr,  Z,  Ga  или   Gr.

При  конденсации  пара  в  трубах  часть  их  сечения  заполня-ется  жидкостью,  а  часть – паром.  Скорости  движения  обеих  фаз   различны.

Пар,  поступающий  в  вертикальную  трубу  снизу,  при  ско-рости  5 –10  м/с  затормаживает  конденсат,  в  результате  чего  мо-жет  наступить  захлебывание  ( подвисание  конденсата),  резко  уве-личивающее  гидравлическое  сопротивление   труб.  При  скорости     15 – 40 м/с  пар  отрывает  частицы  конденсата  и  уносит  их  в  виде  брызг.  При  спутном  движении ( сверху  вниз)  пар  не  разрушает  поток  конденсата ,  если  скорость  его  не  более  30 м/с,  а  при  боле  высоких – уносит  брызги.

Течение  конденсата  по  стенкам  труб  может  быть  и  ламинарным,  и  турбулентным;  движение  пара – также.  В  длинной  трубе,  при  достаточной  интенсивности  конденсации,  все  попереч-ное  сечение  может  быть  заполнено  конденсатом.  Это  усложняет  расчеты  по  теплообмену.  Тем  не  менее,  в  литературе  имеются   уравнения,  позволяющие  произвсти  необходимые  расчеты.

4.  СЛОЖНЫЙ  ТЕПЛООБМЕН

Рассматривая  лучистый  и  конвективный  теплообмен  по  отДельности,  мы  видели,  что  во  многих  случаях  приходится  прибегать  к  упрщениям  в  связи  с  невозможностью  строгого  ре-шения  из-за  неопределенности  условий,  или  из-за  математических    затруднений.

В  реальных  условиях  процессы  теплообмена  усложняются  еще  и  за  счет  их  совместного  протекания.  Только  в  отдельных  частных  случаях  мы  можем  столкнуться  с  одним  процессом -  из-лучением  в  вакууме,  теплопроводностью  в  твердых  непористых  телах  и  в  тонких    жидкостных  прослойках,  только  конвекцией – в  жидкостных  прослойках  большого  сечения.

В  прозрачных  и  полупрозачных  средах  перенос  тепла  излу-чением  и  конвекцией   или  излучением  и  теплопроводностью  происходит  одновременно.

Строгое  аналитическое  решение  задач  об  одовременном  пе-реносе  тепла  связано  с  трудностями  вследствие  того,  что  уравне-ния  переноса  энергии  разными  видами  теплообмена  взаимосвяза-ны.  Так,  например,  уравнение  переноса  излучения  не  может  быть  решено,  пока  в  результате  решения  уравнения  теплопроводности  не  будет  получено  распределение   температуры  по  обьъму  излу-чающей (поглощающей)  среды.  А  уравнение  теплопроводности  при   совместном  теплообмене  содержит  плотность  потока  результирующего  излучения,  которая должна  быть  найдена  из  ре-шения  уравнения  переноса  излучения.

Еще  более  сложная  система  уравнений  получается  при  сов-местном  лучисто-конвективном  теплопереносе.  Пэтому  даже  при  численном  решении  принимают  ряд  упрощающих  предпосылок,  получая  в  результате  лишь  приближенные  значения  искомых  ве-личин.

Учитывая,   что  при  умеренных  плотнотностях  тепловых  по-токов  взаимное  влияние  различных  видов  теплообмена  невелико,  в  практических  расчетах  обычно  используют  принцип независимо-сти  процессов  теплообмена  друг  от  друга.  Это  упрощение  достаточно  верно,  особенно  когда  один  из тепловых  потоков  намного  меньше  другого.  Более  того,  часто  меньший  из  них  не  рассчитывают,  а  учитывают  его  с  помощью  поправок    большему.  Поправки же  определяют  экспериментально  или  на  основании чис-ленного  моделирования.

Использование  принципа  независимости  тепловых  потоков  позволят  общую  их  величину  находить  простым  суммированием:

QS =Qл + Qк = Cпр F (q 1-q 2) + a к F (t 1 – t 2)  .

Если  ввести  понятие  о  коэффициенте  теплоотдачи  излучением  a л,  то             QS = a л F (t 1 – t 2) + a к F (t 1– t 2) =  aS F (t 1 – t 2 ).

Здесь  aS= a л + a к ,  а  a л = Спр (Q1-Q2)/(t 1 – t 2) .