Расчет теплового потока и расхода хладагента. Теплопроводность пленки конденсата

Термическое сопротивление - пленка - конденсат

Термическое сопротивление - пленка - конденсат

Cтраница 1

Термическое сопротивление пленки конденсата, как было показано М. Л. Марковой [15], может уменьшить интенсивность теплопередачи, особенно при конденсации кислот высоких концентраций.  [1]

Термическое сопротивление пленки конденсата 8 зависит от режима течения. Поперек ламинарно текущей пленки теплота переносится за счет теплопроводности, через турбулентную - дополнительно и конвекцией.  [3]

Термическое сопротивление пленки конденсата RK зависит от режима течения. Поперек ламинарно текущей пленки теплота переносится теплопроводностью, через турбулентную - дополнительно и конвекцией. Переход от ламинарного течения пленки к турбулентному определяют по значению числа Рейнольдса пленки.  [5]

Термическое сопротивление пленки конденсата RK зависит от режима течения. Поперек ламинарно текущей пленки теплота переновит-ся теплопроводностью, через турбулентную - дополнительно и конвекцией. Переход of ламинарного течения пленки к турбулентному определяют по величине числа Рейнольдса пленки.  [7]

Доля термического сопротивления пленки конденсата в рассматриваемых аппаратах составляет малую часть общего термического сопротивления передачи тепловой энергии.  [8]

Ввиду незначительного термического сопротивления пленки конденсата обычно принимается, что Тт равна температуре поверхности трубопровода Twi. Также обычно pir Cpm, поскольку при температуре Тт парциальное давление насыщенного пара pir мало.  [9]

При конденсации паров неметаллов термическое сопротивление пленки конденсата существенно больше термического сопротивления собственно паровой фазы в том случае, если в последней отсутствуют примеси газов или паров, не конденсирующихся в данном интервале температур.  [10]

Особого внимания заслуживает оценка термического сопротивления пленки конденсата Run. Вопрос, очевидно, не возникает, когда разделение фаз происходит с отсосом образующегося конденсата через пористую стенку. Обычно же определение перепада температуры в пленке конденсата требует проведения большого числа трудоемких опытов при конденсации движущегося чистого пара. Однако, как показали визуальные наблюдения авто ров, из парогазовой смеси с параметрами, какие обычно имеют место на выходе изТЭ, осуществляется капельная конденсация, в связи с чем парциальное давление пара у поверхности раздела фаз можно определить по температуре стенки. Таким образом, анализ зависимости (5.30) показывает, что с точки зрения инженерной практики для обобщения опытных данных по тепло - и массо-обмену при конденсации пара в присутствии неконденсирующегося газа в теплообменных аппаратах ЭХГ достаточно знать закономерности изменения коэффициента массоотдачи и соответственно диффузионного числ Нуссельта.  [11]

Интенсивность теплообмена при конденсации определяется термическим сопротивлением пленки конденсата. По нормали к ла-минарно текущей пленке теплота передается теплопроводностью, через пленку, текущую турбулентно - еще и турбулентными пульсациями.  [13]

Основное влияние на теплоотдачу при конденсации оказывает термическое сопротивление пленки конденсата вследствие низкой теплопроводности всех неметаллических жидкостей. Отвод теплоты через пленку конденсата зависит от температурного напора, характера движения пленки, физических свойств и толщины пленки.  [14]

В уравнении (12.2) первое слагаемое RK представляет собой термическое сопротивление пленки конденсата. Появление этого сопротивления обусловлено скачком температуры на границе раздела паровой и жидкой фаз.  [15]

Страницы:      1    2    3

www.ngpedia.ru

Тема 10 Теплообмен при конденсации пара.

10.1 Виды конденсации, равновесие капли конденсата на поверхности, термическое сопротивление при пленочной конденсации – пленочная и капельная. Режим течения конденсата в пленке.

Конденсацией называется процесс фазового перехода пара в жидкое или твердое состояние. При конденсации выделяется тепло фазового перехода. Конденсация происходит при охлаждении или (и) сжатии пара при таких температурах и давлениях, когда конденсированная фаза становится более устойчивой, чем газообразная. Пар конденсируется в жидкость, если температура и давление больше их критических значений для данного вещества. Пар сублимируется или в твердую фазу, если температура и давление меньше их критических значений, соответствующих тройной точке (рис.1.).

Процесс конденсации пара при отводе тепла и условиях ,представлен на рис.10.2

Конденсация может происходить на охлаждаемой поверхности или в объеме.

При конденсации количество молекул пара, попавших в жидкость, из пара и оставшихся в ней за единицу времени Nl меньше или равно количеству молекул пара попавших на поверхность жидкости Ngl. Некоторое количество молекул Ng из жидкости попадает в пар. Отношение величин Nl и Ngl

(10.1)

находится в диапазоне 0K1 и называется коэффициентом конденсации. При К=0 масса конденсата остается постоянной – устанавливается динамическое равновесие.

Конденсация насыщенного на твердой поверхности происходит при температуре поверхности меньшей, чем температура насыщения при данном давлении. Перегретый пар охлаждается до ТП=ТН, а затем может конденсироваться.

Если конденсат смачивает поверхность теплообмена, то на поверхности вначале образуется тонкая пленка жидкости, наблюдаются флуктуации толщины этой пленки. По мере осаждения конденсата, толщина пленки растет. В поле сил тяжести пленка растекается. При непрерывном процессе масса стекающей жидкости восполняется массой конденсирующегося пара. Образование на поверхности сплошной устойчивой пленки конденсата называется пленочной конденсацией. Образование конденсатной пленки на поверхности создает существенное термическое сопротивление передаче тепла от пара к более холодной стенке.

При некоторой, критически малой, толщине пленки (порядка микрона) на несмачиваемой поверхности пленка разрывается на капли. Капли образуются вблизи микронеровностей, неоднородностей поверхности, где действуют силы поверхностного натяжения, стремящиеся уменьшить поверхность капли. Вбирая в себя конденсат, капли растут. Они могут скатываться на наклонной поверхности под действием сил тяжести. Образуются новые капли. Такой процесс называется капельной конденсацией. При капельной конденсации, из-за отсутствия термического сопротивления сплошной жидкой пленки, теплоотдача может увеличиваться в 5 – 10 раз, по сравнению с пленочной конденсацией, что необходимо учитывать при теплотехническом расчете конденсационных аппаратов.

Равновесие капли конденсата на поверхности.

Образование капли конденсата на твердой поверхности происходит при взаимодействии сил поверхностного натяжения на границе между твердой стенкой и паром (газом),- между жидкостью и газом и- между стенкой и жидкостью (рис.10.3). Здесь нижние индексы соответствуютs (solid) – твердой, g (gas) – газообразной, l (liquid) – жидкой фазе.

Из условия равновесия капли на поверхности следует равенство проекций сил на ось r в точке A (рис.10.3):

(10.2)

отсюда краевой угол смачивания:

(10.3)

На несмачивающейся жидкостью твердой поверхности S,  = 180о и вблизи поверхности S образуется тонкая пленка адсорбированного газа, при  = 0о газ соприкасается только с жидкостью и равновесие капель не устанавливается. При 0о<90о имеется частичное смачивание, а при 90о<180о частичное несмачивание.

Термическое сопротивление при конденсации на поверхности.

Интенсивность конденсации (видимой) пара в жидкость может оцениваться из представлений кинетической теории для идеального газа [1,2].

(10.4)

где Тп, Рп – температура пара и давление насыщенного пара при этой температуре. Тпов, Рпов – температура на поверхности конденсата и давление насыщения пара при этой температуре. Rп – газовая постоянная пара, К – эмпирический коэффициент конденсации.

Термическое сопротивление R передаче тепла от пара через пленку конденсата толщиной  состоит из двух слагаемых:

(10.5)

где ,q, (Вт/м2) – плотность теплового потока, , (Вт/м2К) – коэффициент теплоотдачи от пара к стенке,

Теплота фазового перехода равна:

(10.6)

где r, (Дж/кг) – удельная теплота конденсации сухого насыщенного пара. Тогда из (4) и (6) получаем:

(10.7)

Из этих формул следует, что термическое сопротивление на границе фаз зависит от вида и давления пара, коэффициента конденсации и температурных условий. При К < 1 возникает разность температур Тп - Тпов (рис.10.4). Коэффициент теплоотдачи при пленочной конденсации

,

где , а- определяется формулой (10.7)

Режимы течения конденсата в пленке.

При течении конденсата вблизи поверхности в поле сил тяжести возможны ламинарный, переходный и турбулентный режимы. Переход от одного режима к другому зависит от критерия Рейнольдса:

(10.8)

где - средняя по толщине пленки скорость течения конденсата, - толщина пленки в сечении х, ж, (м2/с) – коэффициент кинетической вязкости конденсата.

При Re  Reкр1 течение конденсата в пленке полагается ламинарным, в диапазоне Reкр1  Re  Reкр2 режим течения переходный, наблюдается волновая структура поверхности, «перемещаемость» зон турбулентности и областей ламинарного течения. При Re > Reкр2 течение турбулентное. Пренебрегая особенностями переходного режима, полагают, что переход из ламинарного режима к турбулентному, в пленке конденсата, происходит при числе Re= Reкр, которое находится в диапазоне Reкр=60–500. При конденсации пара на вертикальной стенке принимают в частности Reкр  400.

Случайные возмущения потока приводят к появлению волн на поверхности конденсатной пленки. Это явление определяется балансом сил поверхностного натяжения, вязкости, инерции и сил тяжести. Максимальная скорость наблюдается на вершине волны. При малых числах Reкр1ReReволн, возникающие в конденсате возмущения сносятся вниз по потоку и устойчивой волновой структуры пленки не образуется. При ReволнReReкр2 наблюдается устойчивый волновой режим. Для пленки конденсата, стекающей по вертикальной поверхности под действием силы тяжести, используют следующую формулу:

(10.9)

В частности, при конденсации водяного пара, при температуре Тс = 288 К, Reволн  5.0.

При тщательном устранении возмущений, в экспериментах установлена возможность перехода течения пленки из ламинарного в турбулентный режим, минуя режим с волновой структурой поверхности стекающей пленки конденсата.

Плотность теплового потока при стекании пленки конденсата.

Тепловой поток q, (Вт/м2) при конденсации сухого насыщенного пара определяется зависимостью (6). На интенсивность теплообмена при пленочной конденсации влияют скорость и направление движения пара, примеси, давление насыщенного пара, вязкость и плотность конденсата, форма и расположение поверхности конденсации. Массовый расход конденсата в сечении x (рис.10.5) на вертикальной поверхности конденсации:

(10.10)

где – средняя скорость движения конденсата выражается через среднюю скорость поступающего к стенке конденсирующегося пара , площадь конденсации , гдеlz – размер стенки в направлении нормали к плоскости xy и через плотности пара и жидкости:

(10.11)

На участке [0,x] за одну секунду конденсируется G, (кг/с) конденсата и передается тепловая мощность:

(10.12)

где - средний на участке [0,x] коэффициент теплоотдачи ,- локальный в сеченииx коэффициент теплоотдачи, - средний на участке [0,x] температурный напор. С учетом (10.6) получаем:

, (Вт)(10.13)

где G = jglf – массовый расход пара, конденсирующегося на поверхности f = х∙lZ и стекающей через сечение δ(х), lZ.

Из сопоставлений формул (13) и (12) получаем

(10.14)

откуда средняя скорость конденсата в сечении х: и число Рейнольдса

(10.15)

Средняя скорость перемещения пара к стенке из соотношений (10.10)-(10.13)

(10.16)

или, с учетом ,

(10.17)

Так, например для существенного теплового потока q = 1.2103 (кВт/м2) при конденсации водяного пара в нормальных условиях .

Для участка стенки конденсата [x,x+dx] изменение расхода

(10.18)

Локальный, относительный к единице площади тепловой поток на отрезке [x,x+dx] имеет вид

(10.19)

Выражение (10.19) определяет локальный тепловой поток при конденсации на поверхности при известном поле скорости в пленке и известных теплофизических характеристиках параиr.

studfiles.net

10.2 Теплообмен при ламинарном течении конденсата на вертикальной стенке.

10.2.1 Вертикальная стенка. Ламинарный режим.

Рассмотрим процесс конденсации сухого насыщенного пара с постоянными физическими свойствами на вертикальной стенке (рис.10.5) при следующих допущениях:

- течение установившееся, ламинарное;

- в пленке силы инерции и давления малы, по сравнению с силами вязкости и силами тяжести;

- трением и поверхностным натяжением на границе конденсата и пара можно пренебречь;

- температура стенки Тс и конденсата на внешней поверхности пленки Тп = Тн - постоянные величины;

- конвективный перенос тепла в пленке и теплопроводность вдоль оси х пренебрежимо малы, по сравнению с переносом тепла к стенке .≤, δ ≤ α

Уравнение движения в проекции на ось x и уравнение энергии

,

где;;

при сделанных допущениях существенно упрощаются и приобретают вид:

(10.20)

(10.21)

граничные условия:

при y = 0, T = Tс, Vx = 0; (10.22)

при y = , T = Tн, ; (10.23)

интегрирую уравнение (10.20) получим:

(10.24)

и

(10.25)

где постоянные интегрирования находятся из граничных условий (10.22), (10.23)

y = 0 , ; C2 =0

;

(10.26)

и

(10.27)

где .

Средняя скорость в сеченииx:

(10.28)

Локальный, отнесенный к единице площади, тепловой поток на участке [x,x+dx] равен:

(10.29)

Из уравнения (10.21) и граничного условия (10.22):

, ,,,,,;

(10.30)

и

(10.31)

Из сопоставления выражений (10.29) и (10.31) получаем:

(10.32)

Из уравнений (10.19), (10.28) и (10.31) получаем дифференциальное уравнение относительно (x):

(10.33)

или

(10.34)

Проинтегрировав уравнение (10.34) от x = 0 до x получим:

(10.35)

где из условия x = 0,  = 0, следует C = 0 и

(10.36)

Из соотношений (10.32) и (10.36) получим формулу для определения локального коэффициента теплоотдачи (впервые она получена В. Нуссельтом в 1916г.)

(10.37)

Средний на длине пластины h коэффициент теплоотдачи равен:

(10.38)

Из соотношения (10.36) следует, что толщина пленки увеличивается при изменении x по зависимости:

(10.39)

где

Коэффициент теплоотдачи (10.32), (10.37) уменьшается с увеличением x, вследствие увеличения толщины пленки  и термического сопротивления .

(10.40)

Увеличение температурного напора приводит к росту удельного теплового потока, как это следует из (10.29) и (10.37)

(10.41)

Как показали результаты расчетов Г.Н. Кружилина и Д.А. Лабунцова, учет сил инерции в уравнении (10.20) и конвективного переноса тепла в уравнении (10.21) не вносит уточнений при условии , где К – критерий С.С. Кутателадзе, и1Pr100. Вне этого диапазона коэффициент теплоотдачи  умножают на поправочный множитель .

Учет переменности физических параметров конденсата может быть проведен введением поправки

В случае волнового режима периодического движения пленки, как установил П.Л. Капица, средний коэффициент теплоотдачи возрастает на 21% Д.А. Лабунцов показал, что при беспорядочном волновом движении в пленке коэффициент теплоотдачи увеличивается пропорционально и, где критерий Капицы, учитывающий соотношения сил поверхностного натяжения, тяжести и вязкости,, и приближенно

Таким образом, средний коэффициент теплоотдачи при ламинарном режиме движения пленки конденсата на вертикальной стенке может рассчитываться по формуле:

(10.42)

Уравнение (42) может быть записано в безразмерном критериальном виде:

(10.43)

где ,,,.

Число Кутателадзе для ж.

Если п <<ж, то в формуле (10.43) вместо числа Архимеда Ar, используется число Галилея .

При К≥5, 1≤Prж≤100, (= 1), ,, формула (10.43) упрощается и приобретает вид:

(10.44)

3. Вертикальная стенка. Турбулентный режим.

Процесс конденсации можно рассматривать как отвод массы пара в пограничном слое. Параметры пара или парогазовой смеси на внешней границе пограничного слоя, движущегося вдоль оси x: скорость V0, плотность 0, энтальпия i0. Из уравнения баланса теплоты в пленке конденсата

(10.45)

где iп, кДж/кг – энтальпия пара на границе пленки (y=), bT – параметр отвода массы пара в пленку.

Рассматривая пар или парогазовую смесь как идеальный газ, получают

(10.46)

где - теплоемкости пара и воздуха.

Принимая , с учетом, получаем в (10.46)

и, следовательно, из (10.45)

(10.47)

где - число Стантона.

Приравнивая параметр , к выражениюиз (10.47) получим:

(10.48)

Если коэффициент теплоотдачи  определить из формулы (10.37), то (10.48) преобразуется к виду

(10.49)

Уравнение (10.49) решается методом итераций относительно T. После этого определяется параметр bT.

Интенсивность конденсации определяется по формуле:

(10.50)

где для случая турбулентного режима в стандартных условиях [см.раздел 8]

(10.51)

где находится из решения интегрального уравнения энергии в пограничном слое [см. раздел 8]

(10.52)

Параметр s, учитывающий влияние массообмена и температурного фактора, находится по обобщенным данным [3] при 0<bT<0.95:

при 0,1 ≤ 1 < 1

(10.53)

где

при 1 ≤ 1 ≤ 5

(10.54)

где ,,

В ряде работ отмечается удовлетворительное соответствие между известными опытными данными и расчетами параметров массообмена при конденсации пара из парогазовой смеси, полученными по соотношениям (10.49) – (10.54).

3. Конденсация на наклонных стенах и горизонтальных трубах.

Полученные формулы (10.43), (10.44), (10.49) и др. справедливы при конденсации пара на вертикальных стенках. В случае наклонных стенок (ось координат направленная вдоль наклонной стенки составляет с вектором ускорения силы тяжести угол), в уравнении движения и энергии вместо g необходимо ввести проекцию на осьx, т.е.

(10.55)

Для конденсации пара на наклонных стенках получается следующая формула:

(10.56)

Для горизонтальной трубы угол  будет переменной величиной.

В.Нуссельт получил следующую формулу для расчета среднего по наружной поверхности трубы коэффициента теплоотдачи при ламинарном течении в пленке и малых скоростях внешнего потока:

(10.57)

где d – внешний диаметр трубы.

При росте скорости движения пара, обтекающего поверхность конденсации, происходит интенсификация теплообмена. Л.Д Берманом и Ю.А. Тумановым, получены опытные данные при обтекании горизонтальной трубы насыщенным паром движущимся вертикально вниз. Опыты проводились при давлениях пара Pп = 0,0032-0,098 МПа, скоростях пара =0,26-17,6 м/с, температурных напорахT = 0,6-12,0 К, числе Рейнольдса , при объемном содержании воздуха в паре 0,008-0,017%. Полученные данные могут быть аппроксимированы зависимостями с учетом наличия примесей:

(10.58)

где B = 30-42

Учитывая выражение (10.57) для , формулу (10.58) представляют в критериальном виде:

(10.59)

где ,,,

Из уравнения (10.59) следует, что коэффициент теплоотдачи при движущемся паре слабее зависит от температурного напора, чем при неподвижном паре, для которого характерна зависимость(см. формулу (10.57)).

Рассмотрим конденсацию пара при обтекании пучка из n рядов горизонтальных труб. Пар обтекает трубы вертикально вниз. При этом пар конденсирующийся на верхних трубах стекает каплями или струйками на нижние трубки. Расход пара через i – тый ряд (1 < I ≤ n) уменьшается, вследствие конденсации, с увеличением номера i.

Уменьшение расхода пара приводит к уменьшению средней скорости , уменьшениюи уменьшению коэффициента теплоотдачи. Кроме того капли или струйки, стекаются с верхних рядов на нижние увеличивают толщину конденсатной пленки, что увеличивает термическое сопротивление пленки и уменьшает коэффициент теплоотдачи. Однако это уменьшение коэффициента  в значительной степени компенсируется возмущениями пленки при падении конденсата на нижние трубки.

Расчет конденсации пара начинают с верхнего ряда, для трубок которого справедливы формулы (10.57) и (10.59). Для n-го ряда применяют эмпирическую формулу:

(10.60)

, кг/с суммарный расход конденсата, стекающего по трубке n-ого ряда, Gn – расход конденсата, образующегося на рассматриваемой трубке n-ого ряда, - средний коэффициент теплоотдачи первого сверху ряда,- средний коэффициент теплоотдачи трубокn-ого ряда.

Для оценочных расчетов применяется эмпирическая формула среднего для всего пучка труб коэффициента теплоотдачи :

(10.61)

n – число рядов труб по высоте коридорного пучка или половина числа рядов труб по высоте шахматного пучка; - степень конденсации пара в пучке;Gвх, Gвых – массовые расходы пара в сечениях при входе и выходе из пучка.

3. Теплообмен при пленочной конденсации пара движущегося внутри труб.

При конденсации пара в трубе интенсивность теплоотдачи существенно зависит от динамического воздействия пара на пленку конденсата. Если, например, в вертикальной или наклонной трубе направление движения пара совпадает с направлением течения конденсата под действием силы тяжести, то, в случае трения на границе пара и пленки, скорость движения конденсата увеличивается, толщина пленки уменьшается, и коэффициент теплоотдачи  возрастает. Если направление течение пара противоположно направлению движения конденсата, то скорость конденсата уменьшается, толщина пленки увеличивается, а интенсивность теплопередачи снижается.

При конденсации пара в трубах уменьшается расход пара и увеличивается расход конденсата. По мере конденсации пара часть поперечного сечения заполняется конденсатом. При этом суммарный расход пара Gп и конденсата Gж при стационарном течении остается постоянным вдоль трубы, т.е.:

G = Gп + Gж = const (10.62)

Средняя скорость пара и жидкости определяется из уравнения расхода:

(10.63)

(10.64)

Наибольшая скорость движения пара наблюдается во входном сечении, так как в нем максимальный расход пара. При полной конденсации пара и.

Течения пара и конденсата могут быть ламинарным или турбулентным при различном сочетании режимов на различных расстояниях от входного сечения трубы. Так в исследованиях Х. Хартмана рассматривалось турбулентное течение насыщенного пара вниз по вертикальной трубе с внутренним диаметром d при ,,, и ламинарное течение конденсата. Получено:

(10.65)

где ,,,, за определяющую температуру принята температура насыщения.

По результатам исследований Е.П. Ананьева, Л.Д. Бойко и Г.Н. Кружилина для турбулентного режима течения пленки конденсата:

(10.66)

где ,- массовые расходные паросодержания во входном и выходном сечениях трубы; С = 0,024 – для стальных труб; индексы «п» и «ж» соответствуют параметрам пара и жидкости; все теплофизические свойства принимаются по температуре насыщения. Формула (10.66) соответствует опытным данным при вертикальном и горизонтальном расположении труб приRe>5103, 1>x1>0, 1>x2>0, Pп = 1,22-8,82МПа.

3. Теплообмен при капельной конденсации пара.

Капельная конденсация происходит при условии несмачиваемой поверхности стенки. Капли образуются при разрыве тонких пленок конденсата. За счет многократного слияния и непрерывной конденсации капли увеличиваются до размеров, при которых они скатываются под действием силы тяжести. Стягивание конденсата в капли приводит к уменьшению термического сопротивления пристенного слоя и к высоким коэффициентам теплоотдачи.

Конденсация пара на сферической капле может происходить при условии, что ее радиус R больше критического радиуса кривизны поверхности раздела фаз Rкр, который определяется уравнением Томсона:

(10.67)

На криволинейной поверхности раздела фаз капля находится под действием сил поверхностного натяжения. Давление Pж определяется формулой Лапласа:

(10.68)

Изменение температуры вдоль поверхности жидкости приводит к переменности сил поверхностного натяжения. Изменяется температурный коэффициент поверхностного натяжения . Возникает термокапиллярная сила, направленная по касательнойl к поверхности жидкости

(10.69)

Процесс образования, роста и стекания капель является нестационарным. Термическое сопротивление и температура изменяются по времени. Однако можно рассматривать осредненные параметры тепломассопереноса за определенный промежуток времени.

В.П. Исаченко получены критериальные зависимости для капельной конденсации

(10.70)

где при C = 3.210-4; m = -0,84

и C = 5.010-6; m = -1,57

,

- условная скорость роста конденсированной фазы.

- критерий, характеризующий отношение термокапиллярных сил и сил вязкости.

физические параметры конденсата применяются при температуре насыщения.

Результаты расчета по формуле (10.70) удовлетворительно соответствуют экспериментальным данным, полученым при капельной конденсации водяного пара на вертикальных стенках высотой 0,12-0,61м и горизонтальных пучках труб при Пк = 0,9810-2  4,510-2; Pr = 1.75  3.65; Pп = 0,012 – 0,1 МПа.

Из критериального соотношения (10.70), для капельной конденсации, следует степенная зависимость коэффициентов теплоотдачи , при известной Тн, от температурного напора

(10.71)

где n = 0,16 при иn = -0.57 при

studfiles.net

Расчет теплового потока и расхода хладагента

Для определения теплового потока Q, передаваемого от конденсирующегося пара к охлаждающей воде, рассчитываем удельную теплоту конденсации пара rсм при средней температуре tn= 73.

r1=1111,5 кДж/кг

r2=2326,3 кДж/кг

rсм=

rсм=1111,5*0,84+2326,3*0,16=1305,86 кДж/кг

Тепловая нагрузка аппарата Q

Q=Gп* rсм

Gп=20000/3600=5.56 кг/с

Q=5.56*1305.86=7250 кВт

Изменение температуры воды меньше чем изменение температуры пара, поэтому средняя температура воды tср рассчитывается по формуле

tср=(Өн+Өк)/2

tср=(25+40)/2=32,5.

Для температуры tср=32,5теплофизические свойства воды.

Расход воды Gв, необходимый для конденсации пара,

Gв=Q/(Cв(Өк-Өн))

Gв7250,6/(4,179*(40-25))=115,8кг/с

Определение средней разности температур между теплоносителями

7373

4025

Средняя разность температур рассчитывается по формуле:

Приближенная оценка коэффициента теплопередачи и площади поверхности теплообмена

Ориентировочно принимаем коэффициент теплопередачи равным Кор=550 Вт/(м2*К).

Ориентировочная площадь поверхности теплопередачи Fор , необходимая для конденсации пара

В рассматриваемом примере средняя разность температур теплоносителей меньше 50, поэтому к установке могут быть приняты аппараты жесткого типа.

Выбираем конденсатор жесткого типа.

Скорость воды в трубах теплообменника:

W=Gв/(ρв*fтр)

W=115,8/(996*0,124)=0,94 м/с

Рассмотрим возможность установки вертикального и горизонтального аппарата.

Теплофизические характеристики конденсата λ, 𝜌, 𝜇 рассчитываются при средней температуре пленки конденсата tпл=0,5(tп+tст1).

Рассчитываем физические характеристики пленки конденсата при средней температуре конденсации пара. Плотность пленки конденсата 𝜌 определяется из соотношения

/,

где 𝜌i- плотность компонентов конденсата при tп= 73 ºС

ρ1=743,00кг/м3

ρ2=975,85кг/м3

откуда ρ=1/0,001313781=761,16 кг/м3

Вязкость пленки конденсата µ рассчитывается по формуле

Где 𝜇i- вязкость компонентов конденсата;

Xi- мольные доли компонентов в конденсате, в случае полной конденсации пара xi=yi.

Вязкость компонентов конденсата:

𝜇1= 0,3*10-3 Па∙с,

𝜇2= 0,4*10-3 Па∙с,

L𝘨𝜇=0,84lg0,3*10-3+0,16*lg0,4*10-3=-3,5029

Откуда 𝜇=0,314*10-3 Па∙с,

Коэффициент теплопроводности пленки конденсата λ рассчитывают приближенно по формулам

,

где λi– коэффициенты теплопроводности компонентов конденсата

λ1=0,175ккал/(м3*ч*°С)=0,175*1,163=0,2035Вт/(м*К)

λ2=0,575ккал/(м3*ч*°С)=0,575*1,163=0,6687Вт/(м*К)

Так как , то в дальнейших расчетах будем использовать λ==

Коэффициент теплоотдачи от пара к трубам при пленочной конденсации пара и ламинарном стекании пленки конденсата для вертикального аппарата рассчитывается по уравнению:

Для горизонтального:

,

Где

Dн- наружний диаметр труб,

n-число труб,

𝜀-коэффициент, зависящий от числа труб; при n≤100, 𝜀=0,7;n>100, 𝜀=0,6.

Величина критерия Рейнольдса для воды:

где dвн- внутренний диаметр труб, м.

Коэффициент теплоотдачи от труб к воде α2 при устойчивом турбулентном течении (Re>104) рассчитывается из соотношения [1,с.49].

,

где dэкв- эквивалентный диаметр канала; при движении по трубам dэкв равен внутреннему диаметру трубы dвн.

Выражаем и находим α2

Вт/(м2∙К)

Принимаем термическое сопротивление со стороны конденсирующегося пара органических веществ r1=1/11600=0,00009 (м2∙К)/Вт, а со стороны воды r2=1/1860=0,00054 (м2∙К)/Вт.

Для легированной стали коэффициент теплопроводности λст=17,5 Вт/(м∙К).

Тогда термическое сопротивление стенки rст=δст/λст=2∙10-3/17,5=0,000114 (м2∙К)/Вт (δст-толщина стенки труб теплообменника)

Сумма термических сопротивлений r:

(м2∙К)/Вт

Коэффициенты теплопередачи для вертикального К'верт и горизонтального К'гор аппаратов:

Расчетная площадь поверхности теплопередачи для вертикального и горизонтального аппарата:

= м2

=м2

Запас площади поверхности теплопередачи составляет:

, %

%

%

Для горизонтального аппарата запас площади поверхности теплопередачи слишком большой, поэтому принимать к установки такой аппарат не целесообразно. Для вертикального аппарата значение запаса площади поверхности теплопередачи лежит в допустимых пределах, поэтому такой аппарат наиболее целесообразно использовать для процесса конденсации пара.

Рассчитываем температуру стенок со стороны пара t'cт1 и воды t'cт2 для вертикального аппарата из соотношения для поверхности плотности теплового потока q

откуда:

Для проверки правильности выполненных расчетов используем следующее уравнение

Соотношение выполняется, следовательно, расчеты выполнены верно.

studfiles.net

Пленка - конденсат - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Пленка - конденсат

Cтраница 1

Пленка конденсата течет под воздействием силы тяжести и динамического воздействия потока пара. Внутри пленки проявляется вязкость. Термическое сопротивление связано с коэффициентом теплопроводности конденсата, толщиной пленки и режимом ее течения. В случае турбулентного режима течения должна играть существенную роль удельная теплоемкость конденсата, величине которой пропорциональна турбулентная теплопроводность. При несимметричном течении пленки должно проявляться действие поверхностного натяжения.  [1]

Пленка конденсата испаряется в периоде постоянной скорости сушки. Опытные данные многих авторов [40, 52, 124] показывают, что механизм протекания процесса сушки перегретым паром и воздухом аналогичен. Различия состоят в следующем.  [2]

Пусть пленка конденсата течет ламинарно вдоль плоской поверхности. Толщина пленки б мала по сравнению с ее длиной / вдоль течения, что позволяет воспользоваться приближениями пограничного слоя.  [3]

Толщина пленки конденсата будет изменяться по высоте прямо пропорционально, а коэффициент теплоотдачи - обратно пропорционально корню четвертой степени из расстояния от верхнего конца трубки.  [4]

Толщина пленки конденсата 6Х определяется из уравнения движения.  [5]

Поверхность пленки конденсата на выступах выпуклая, а во впадинах - вогнутая. Вследствие этого согласно уравнению ( 1 - 2 - 8) при достаточно малой величине радиуса R силы поверхностного натяжения создают большой градиент давления, под действием которого конденсат, образовавшийся на выступе, стекает во впадину. На выступе остается пленка, обладающая минимальным термическим сопротивлением. Конденсат, скапливающийся во впадине, стекает вниз под действием силы тяжести. Для обеспечения стока конденсата профилировка поверхности вертикальных труб выполняется в виде продольных желобков и выступов, горизонтальных труб - в виде винтовой нарезки малого шага с плавно скругленным профилем.  [7]

Поверхность пленки конденсата проницаема только для активного компонента смеси ( пара) и непроницаема для инертного газа. Вследствие этого у поверхности пленки образуется слой инертного газа, поступающего к ней вместе с потоком конденсирующегося пара. Накапливающийся у поверхности конденсации инертный газ непрерывно диффундирует от этой поверхности в ядро парогазового потока. При постоянном общем давлении смеси в стационарном режиме вследствие этого возникает конвективный поток ларо-газовой смеси в направлении из ядра течения к поверхности конденсации. На существование этого конвективного потока указал Стефан еще в 1874 г., поэтому он известен под названием стефа-нова потока.  [8]

Движение пленки конденсата может быть волновым при сохранении ламинарного режима течения. Волновое движение пленки начинается при определенном соотношении сил тяжести, вязкости и поверхностного натяжения.  [9]

Появление пленки конденсата в коллекторе призабойной зоны или в пласте может привести к прекращению фильтрационных процессов. К тому же, конденсатная пленка будет прочно удерживаться капиллярными силами, которые в низкопоровых и низкопроницаемых коллекторах весьма значительны.  [10]

Течение пленки конденсата по вертикальной поверхности носит сложный характер. В верхней части, где количество конденсата невелико, пленка течет ламинарно, в нижней части, по мере накопления конденсата, течение пленки стано-новится турбулентным. Вследствие взаимодействия сил тяжести и сил поверхностного натяжения на свободной поверхности возникают капиллярные волны.  [11]

Существование пленки конденсата на смачиваемой поверхности стенки обусловливается взаимодействием сил тяготения, трения, инерционной силы и силы поверхностного натяжения жидкости на границе.  [13]

Течение пленки конденсата и течение пара может быть как ламинарным, так и турбулентным. Величина силы трения на поверхности пленки долж-на зависеть от сочетаний режимов течения, причем эти сочетания могут изменяться вдоль потока. Например, на входе в трубу течение пара может быть турбулентным. По мере конденсации пара скорость его уменьшается и турбулентное течение может перейти в ламинарное. Если происходит полная конденсация, в конце участка конденсации аксиальная скорость пара будет равна нулю. В то же время расход конденсата вдоль трубы непрерывно увеличивается и течение конденсата из ламинарного режима может перейти в турбулентное. При определенных условиях может иметь место и срыв капель с поверхности пленки.  [14]

Толщина пленки конденсата на низлежащих трубках возрастает из-за сте-кания конденсата с верхних рядов, и все это приводит к уменьшению местных тепловых нагрузок по ходу пара. При больших скоростях потока пара вследствие турбулизации, волнообразования и срыва пленки происходит интенсификация теплообмена. По пути движения пара в конденсаторе из-за влияния указанных факторов образуются две характерные зоны.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Термическое сопротивление пленки конденсата - Энциклопедия по машиностроению XXL

В связи с тем, что интенсивность теплообмена при конденсации определяется термическим сопротивлением пленки конденсата на поверхности труб, важное значение для получения высоких коэффициентов теплоотдачи имеет правильное расположение труб конденсатора. При вертикальном расположении труб коэффициент теплоотдачи к низу уменьщается из-за утолщения пленки. В этом случае  [c.222]

В уравнении (12-2) первое слагаемое Rk представляет собой термическое сопротивление пленки конденсата. Второе слагаемое Яф, которое назовем термическим сопротивлением на границе раздела фаз (межфазным термическим сопротивлением), не является термическим сопротивлением в его обычном понимании. Появление этого сопротивления обусловлено скачком температуры на границе раздела паровой и жидкой фаз.  [c.265]

На рис. 12-3 приведены значения скачка температуры tu— —t-noB в зависимости от давления конденсирующегося водяного пара и значения коэффициента конденсации k при 29 ООО Вт/м [Л. 6]. Как следует из графиков, при малом коэффициенте конденсации скачок может быть значительным, особенно при нрз- ких давлениях. В последнем случае сопротивление 7 ф может быть сопоставимым с термическим сопротивлением пленки конденсата Rk и даже значительно большим последнего. Скачок температуры увеличивается и с увеличением q.  [c.266]

Термическое сопротивление пленки конденсата  [c.228]

Интегрируя в уравнении (9.13), после простых преобразований находим локальное термическое сопротивление пленки конденсата в области турбулентного течения [160]  [c.229]

Эти графики отчетливо показывают, что при Рг-> 0 турбулентность приводит к увеличению термического сопротивления пленки конденсата, а не к его уменьшению, как у неметаллических жидкостей.  [c.230]

Это явление объясняется тем, что турбулизация потока увеличивает трение в пленке конденсата и толщина ее заметно возрастает по сравнению с величиной, которая имела бы место при том же значении числа Ре, но при ламинарном режиме течения. Это увеличение трения для сред с числом Рг> приводит к еще более интенсивному возрастанию турбулентной теплопроводности, вследствие чего термическое сопротивление пленки конденсата неметаллических жидкостей значительно уменьшается при ее турбулизации.  [c.230]

На рис. 10.3 приведены результаты расчетов термических сопротивлений по формулам (10.15) и (10.23) для нескольких значений чисел Рг, характерных для жидких металлов. На графиках отчетливо видно, что при Рг- 0 турбулентность приводит к увеличению термического сопротивления пленки конденсата, а не к его уменьшению, как у неметаллических жидкостей.  [c.233]

Эти термические сопротивления различны для различных веществ. Для высокотеплопроводных жидких металлов можно пренебрегать термическим сопротивлением пленки конденсата. Для органических веществ и частично для жидких металлов существенно влияние диффузионного сопротивления теплоотдаче.  [c.199]

При конденсации паров неметаллов термическое сопротивление пленки конденсата существенно больше термического сопротивления собственно паровой фазы в том случае, если в последней отсутствуют примеси газов или паров, не конденсирующихся в данном интервале температур.  [c.289]

Как уже было указано выше, опыт показывает, что за исключением случая глубокого вакуума, термическое сопротивление собственно пара у неметаллических теплоносителей пренебрежимо мало по сравнению с термическим сопротивлением пленки конденсата. Поэтому в теории пленочной конденсации чистого пара неметаллических сред считают, что на границе раздела фаз устанавливается температура насыщения, равная температуре насыщения в ядре паровой фазы. В связи с этим уравнение теплообмена в паровой фазе не рассматривается, а касательные напряжения на границе раздела выражаются через коэффициент трения пара о поверхность пленки С/.  [c.291]

Исключение составляют пары металлов. При их конденсации термическое сопротивление пленки конденсата относительно мало и различие между теплообменом при капельном и пленочном видах конденсации незначительно.  [c.156]

Термическое сопротивление пленки конденсата может быть определено как — коэффициент теплоотдачи при кон-  [c.171]

В настоящее время можно считать установленным, что для паров воды, спирта, углеводородов и т. п. сопротивление теплопереходу от пара к поверхности конденсата (в обычных условиях) мало по сравнению с термическим сопротивлением пленки конденсата. В этом случае теплопередача от конденсирующего пара к твердой стенке всецело определяется условиями теплообмена в потоке конденсата.  [c.23]

В первом приближении теплопроводность металла ребер можно считать достаточно большой, т. е. пренебречь термическим сопротивлением ребер по сравнению с термическим сопротивлением пленки конденсата холодильного агента. В результате оказывается возможным выразить влияние оребрения на теплоотдачу только через геометрические факторы. Если в основную расчетную формулу (2. 10) вводить поверхность нагрева, считанную по диаметру трубы (т. е. полагать F= kDL), то коэффициент теплоотдачи трубы с круглыми плоскими  [c.47]

Пленочная конденсация пара из движущейся смеси. Перенос тепла от движущейся парогазовой смеси к поверхности пленки конденсата осуществляется за счет конвективной теплоотдачи и массоотдачи (приток пара к поверхности пленки и его конденсация). На пути теплового потока возникает термическое сопротивление, связанное с переходом тепла от парогазовой смеси к поверхности конденсации, термическое сопротивление на границе раздела фаз / гр и термическое сопротивление пленки конденсата Rn.i. Эти термические сопротивления можно учесть, введя средний по поверхности приведенный коэффициент теплоотдачи, вычисляемый по уравнению  [c.205]

Обычно термическое сопротивление пленки конденсата учитывается в величине коэффициента теплоотдачи от теплоносителя к стенке, а термическое сопротивление прилипшей к стенке пленки нагреваемой жидкости — в величине коэффициента теплоотдачи от стенки к жидкости.  [c.34]

В процессе генерирования вторичного пара в опреснительных установках из исходной воды выделяется большое количество неконденсирующихся газов, которые существенно влияют на значения достигаемых коэффициентов теплоотдачи при конденсации. При этом скорость конденсации пара из-за возрастания термического сопротивления пленки конденсата и сопротивления переносу пара к поверхности значительно снижается. Поэтому в теплообменных аппаратах опреснительной установки это явление необходимо обязательно учитывать.  [c.154]

При конденсации паров веществ с большой теплотой фазового перехода (в том числе водяного пара) и при достаточно большом содержании пара в смеси конвективная теплоотдача от смеси к пленке конденсата относительно мала по сравнению с переносом тепла вследствие массоотдачи. В этом случае можно принять а 0. При конденсации водяного пара можно также пренебречь термическим сопротивлением на границе раздела фаз, положив / гр 0 (если Давление пара не очень мало). Термическое сопротивление пленки конденсата пл=1/ ак, где к можно определить по соответствующим уравнениям для теплоотдачи при Пленочной конденсации чистого движущегося Пара. Для пучков горизонтальных труб йк вычисляется По уравнениям (2-145) И (2-146).  [c.206]

Первое слагаемое (Я ) в уравнении (12-3) представляет собой термическое сопротивление пленки конденсата. Второе слагаемое ( ф),  [c.260]

Термическое сопротивление пленки конденсата зависит от режима течения. Поперек ламинарно текущей пленки теплота переносится за счет теплопроводности, через турбулентную — дополнительно и конвекцией. Сопротивление прямо пропорционально толщине слоя кон-  [c.261]

При пленочной конденсации паров металлов термическое сопротивление пленки конденсата сравнительно невелико. Основным здесь является термическое сопротивление от пара к пленке и от пленки к поверхности нагрева, т. е. термическое сопротивление контакта.  [c.318]

В теории пленочной конденсации чистых паров обычных веществ (Рг>0,5) термическое сопротивление паровой фазы обычно не учитывается, так как оно пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением пленки конденсата, т. е. принимается T"rp = F ,. Поэтому для данного случая необходимость в рассмотрении уравнения теплообмена (6.27) в паровой фазе отпадает.  [c.160]

Интенсивность теплообмена при конденсации определяется термическим сопротивлением пленки конденсата. По нормали к ла-минарно текущей пленке теплота передается теплопроводностью, через пленку, текущую турбулентно,— еще и турбулентными пульсациями.  [c.221]

Термическое сопротивление пленки конденсата зависит от режима течения. Поперек ламинарно текущей пленки теплота переновит-ся теплопроводностью, через турбулентную — дополнительно и конвекцией. Переход of ламинарного течения пленки к турбулентному определяют по величине числа Рейнольдса пленки. Для пленки  [c.267]

Так как возможны два подхода к решению задачи повышения теплосъема при конденсации на оребренных поверхностях, исследовались мелкоребристые трубы для определения эффективности воздействия сил поверхностного натяжения на снижение термического сопротивления пленки конденсата и сребренная труба с высоким коэффициентом оребрения для получения максимального теплосъема с единицы длины трубы.  [c.182]

При ламинарном течении пленки конденсата независимо от природы вещества достаточно удовлетворительной является теория Нуссельта. По этой теории термическое сопротивление пленки конденсата, текущей по вертикальной стенке, равно при постоянном температурном напоре (АГ= onst)  [c.231]

Содержание в паре уже относительно небольшой примеси газов (например воздуха), не конденсирующихся в данном интервале температур, может резко ухудшить теплоотдачу при конденсации [Л. 11-2].. Это объясняется тем, что в присутствии инертных газов скорость конденсации пара зависит уже не только от термического сопротивления пленки конденсата, но и от сопротивления переносу вещества (пара), ограничивающего приток частиц пара к поверхности конденсации. Около поверхности пленки конденсата образуется пограничный слой, по толщине которого температура и парциальное давление пара изменяются, причем у поверхности конденсата они ниже, чем в основной массе паро-газовой смеси. Вследствие этого при конденсации пара в присутствии неконденсиру-ющихся газов происходят одновременно три процесса  [c.169]

Однако зависимость типа (18.6) имеет место только при достаточно небольших концентрациях инертного газа в конденсирующемся паре, т. е. до тех пор, пока собственное термическое сопротивление пленки конденсата еще продолжает играть земетную роль в общем сопротивлении теплопереходу от паро-газовой смеси к поверхности охлаждения. При более высоких концентрациях инертного газа решающую роль начинает играть процесс диффузии пара в смеси, и закономерности, определяющие зависимость коэффициента теплоотдачи от теплового потока (или Д/), коренным образом меняются. Если при малых концентрациях газа и ламинарном течении пленки конденсата коэффициент теплоотдачи уменьшается с ростом q, то в области больших концентраций имеет место обратная зависимость. Показанные на фиг. 30 и 31 опыты И. В Мазюкевича по конденсации паров аммиака на горизонтальной трубе D = 16 мм, в присутствии примесей водорода и воздуха, иллюстрируют изменение зависимости а от при повышении концентрации нейтрального газа в паро-газовой смеси.  [c.86]

Процесс конденсации интенсифицируют уменьшением термического сопротивления пленки конденсата, отводом из зоны конденсации неконденси-рующихся газов, улучшением условий отвода конденсата за счет сил поверхностного натяжения [51].  [c.362]

mash-xxl.info

Капельная конденсация

Количество просмотров публикации Капельная конденсация - 544

Общее представление о процессе конденсации

Теплоотдача при конденсации

Процесс конденсации часто встречается на практике в конденсаторах паровых турбин и холодильных установок, в опреснителях при получении питьевой воды и т.д. Суть процесса конденсации связана с отводом тепла конденсации через теплообменную поверхность с одновременным отводом конденсата. По этой причине для организации стационарного процесса конденсации пара крайне важно непрерывно отводить тепло. Конденсация может происходить как на твердых теплообменных поверхностях, так и внутри объёма пара. Пример конденсации в объёме — дождь. Для возникновения объёмной конденсации пар должен быть перенасыщен – его плотность должна превышать плотность насыщенного пара. При этом в паре крайне важно наличие мельчайших пылинок (аэрозолей), которые служат готовыми центрами конденсации. Для превращения каждого килограмма насыщенного пара в жидкость крайне важно отвести тепло в количестве r, Дж/кᴦ.

Q = r·G'', (14.7)

где r — скрытая теплота парообразования, значения которой находят из таблиц физических свойств данного вещества при данной температуре насыщения, зависящей от давления конденсации, Дж/кг;

G'' — количество конденсируемого пара, кг/с.

Когда пар соприкасается со стенкой, температура которой ниже температуры насыщения, он отдает тепло стенке, конденсируется, и конденсат осœедает на стенке. При этом различают два вида конденсации: капельную и плёночную. При капельной конденсации конденсат осаждается в виде отдельных капель, а плёночный режим конденсации сопровождается образованием сплошной плёнки жидкости.

Режим капельной конденсации возможен лишь в том случае, в случае если конденсат не смачивает поверхность охлаждения. Капельная конденсация должна быть получена искусственно путем нанесения на теплообменную поверхность тонкого слоя масла, жира, нефтепродуктов. Теплообменная поверхность должна быть хорошо отполирована. Капельная конденсация для водяного пара — явление неустойчивое. Она отличается интенсивным теплообменом, который в 15-20 раз выше, чем при плёночной конденсации. Это объясняется тем, что пар контактирует непосредственно с теплообменной поверхностью, и между паром и стенкой нет дополнительного термического сопротивления.

Ведутся активные работы по созданию условий для капельной конденсации с помощью лиофобизаторов (для воды — гидрофобизаторов). Их наносят на поверхность теплообмена, но так как они смываются конденсатом, их нанесение периодически крайне важно возобновлять.

Коэффициенты теплоотдачи при капельной конденсации имеют очень высокие значения.

При капельной конденсации пара на поверхности пучка горизонтальных труб скатывание капель с трубы на трубу приводит к небольшому снижению интенсивности теплоотдачи на уровне 10-12%.

14.2.3. Теплоотдача при плёночной конденсации

Обычно в теплообменных аппаратах наблюдается плёночная конденсация, и пар контактирует уже не с теплообменной поверхностью, а с плёнкой конденсата͵ которая представляет собой значительное термическое сопротивление, и чем она толще, тем ниже теплоотдача. При конденсации пара на вертикальных трубах (или на вертикальной стенке) в верхней части трубы наблюдается ламинарное течение плёнки конденсата. По мере стекания плёнки вниз увеличивается скорость движения, начинается турбулентное течение плёнки, но при этом увеличивается её толщина.

Теоретическое решение теплоотдачи при плёночной конденсации предложил Нуссельт. При этом он ввел следующие упрощающие предпосылки:

1) течение плёнки имеет ламинарный характер;

2) силы инœерции, возникающие в плёнке, пренебрежимо малы по сравнению с силами вязкости;

3) конвективный перенос тепла поперек течения пленки отсутствует;

4) теплопроводность вдоль плёнки пренебрежимо мала по сравнению с теплопроводностью поперёк плёнки;

5) трение конденсата о пар отсутствует;

6) температура внешней поверхности плёнки равна ts;

7) плотность, вязкость и теплопроводность конденсата — величины постоянные, не зависящие от температуры.

Как показали более поздние исследования, основные закономерности процесса конденсации теория Нуссельта отражает правильно.

С учетом уточнений П.Л. Капицы формулы, полученные Нуссельтом и описывающие теплоотдачу при конденсации на вертикальных и горизонтальных трубах, имеют следующий вид.

Для вертикальной стенки или трубы

, (14.8)

где величины физических параметров rж, lж, nж берутся при средней температуре плёнки .

Значения r берётся при ts;

h — высота трубы (стенки), м.

Для горизонтальных труб

. (14.9)

Здесь d — диаметр трубы, м.

Расчетные формулы, полученные Нуссельтом, описывают процесс конденсации неподвижного пара. Движение пара осложняет процесс и может, как увеличивать, так и уменьшать интенсивность теплоотдачи. В случае если движение пара совпадает с направлением движения конденсата͵ поток пара ускоряет движение плёнки, ее толщина уменьшается, коэффициент теплоотдачи возрастает. При встречном движении пар тормозит течение конденсата͵ толщина плёнки возрастает, теплоотдача уменьшается. При этом при большой скорости пара происходит срыв части плёнки и теплоотдача вновь растет.

Кроме скорости движения пара на интенсивность конденсации влияют также состояние поверхности теплообмена и наличие в паре неконденсирующихся газов.

На трубах с шероховатостью (или ржавчиной) из-за дополнительного сопротивления течению плёнки ее толщина увеличивается, коэффициент теплоотдачи при этом может снизиться на 30 %.

Наличие в паре воздуха или других неконденсирующихся (в данных условиях) газов резко снижает теплоотдачу. К примеру, наличие в паре 1% воздуха снижает теплоотдачу на 60%. Это происходит, потому что воздух (или другой газ), подходя к поверхности и не конденсируясь, накапливается и остается у поверхности тонким слоем, через который молекулы пара вынуждены проникать путем диффузии.

При проектировании конденсационных устройств большое внимание уделяется компоновке поверхности охлаждения. Для вертикальных труб коэффициент теплоотдачи к низу значительно уменьшается из-за возрастания толщины плёнки. По этой причине вертикально расположенные трубы обычно снабжаются специальными конденсатоотводными колпачками через каждые 10-15 см, что увеличивает среднее значение коэффициента теплоотдачи в 2-5 раз.

При горизонтальной компоновке труб желательно, чтобы струйки конденсата с верхних труб попадали на боковые поверхности нижелœежащих труб, сбивая с них плёнку конденсата.

Так как интенсивность теплоотдачи при конденсации достаточно высока, при проектировании конденсаторов следует уделить особое внимание профилактическим мерам предотвращения снижения теплоотдачи из-за наличия воздуха в системе, и загрязнений теплообменной поверхности.

referatwork.ru

• 
  Антиоксидантная пленка ютакон
• 
  Оклейка пленкой грузовиков
• 
  Характеристика ассортимента пленок
• 
  Пленка паллетная упаковка
• 
  Пленка для графопроектора
• 
  Хексис пленка полиуретановая
• 
  Пленка пвх экологичность
• 
  Светонакопительная самоклеющаяся пленка
• 
  Полиуретановая пленка фото
• 
  Изготовление упаковочной пленки
• 
  3Д пленка пвх