Теоретические основы теплотехники. Ляшков В.И. - 114 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Здесь
a
l
r
Tc
l
r
ql
p
ν
=
λ
α
=
ρ
′′
σρ
=
νρ
′′
= Pr,Nu,
)(
,Re
ж
*
*
2
н
,
*
*
*
, σ – коэффициент поверхностного натяжения конденсата; ρ′ и ρ′′ –
плотности жидкости на линии насыщения и сухого насыщенного пара, соответственно. Все
остальные физконстанты определяются для жидкости по температуре
t
н
.
2.3.11 Отдельные случаи кипения
И полон ум раздумий, и страстей,
И кровь кипит
, и слезы из очей...
М. Ю. Лермонтов
ассмотрим некоторые особые случаи кипения.
1 Кипение у вертикальной стенки (рис. 2.64) сопровождается образованием в пристенной
области весьма насыщенного пузырями пара пограничного слоя, где основу термического
сопротивления составляет теплопроводность пара. Поэтому теплоотдача при таком кипении сравнительно невелика. Для
развитого кипения величину
α рассчитывают по формуле
3
250,
)(
,
п
п
2
п
ν
ρ
′′
−ρ
′
λ
=α
gс
p
где λ
п
, c
pп
,
ν
п
, ρ′′ – параметры сухого насыщенного пара; ρ’– плотность воды, взятая при температуре насыщения.
2 Кипение на горизонтальных трубах в пучках сопровождается существенной турбулизацией верхних слоев жидкости
пузырями пара. Это приводит к увеличению среднего коэффициента теплоотдачи
α и тем больше, чем больше число труб n в
одном вертикальном ряду пучка
α
п
= α
1
ε
пк
. На рис. 2.65 приведена зависимость, с помощью которой рассчитывают среднее
α для всего пучка. При этом величину α
1
рассчитывают как при кипении в большом объеме. При числе труб п > 10 расчет
ведут по критериальному уравнению
Nu
*
= 0,68Pr
0,33
(Re
*
(n + 1))
0,33
(S / d)
-0,45
,
где Nu
*
и Rе
*
определяются так же, как и ранее.
3 При кипении на раскаленной проволоке (см. рис. 2.66) также возникает устойчивая паровая пленка, теплообмен в
которой определяется теплопроводностью пара. Интенсивность теплообмена и здесь невысока. Если ввести ряд
упрощающих предпосылок, то задачу можно решить аналитически, аналогично тому, как решена она Нуссельтом для
пленочной конденсации. Для ламинарного режима течения пара в пленке получено
4
2
4
7250
dtt
gr
)-(
)(
,
cнп
3
пп
µ
ρ
′′
−ρ
′
λρ
=α
,
где индексом "п" отмечено, что данные физконстанты берутся для насыщенного пара.
4 Чаше всего в технике пар получают при кипении жидкости в трубах при вынужденном ее движении вдоль
поверхности теплообмена. Движение жидкости способствует увеличению коэффициента теплоотдачи, причем чем больше
скорость вынужденного движения, тем влияние это выше. На рис. 2.67 приведена зависимость
α от величины w. Из рисунка
видно, что с увеличением тепловой нагрузки
q величина α увеличивается, а характер кривых изменяется. Можно выделить
зону (левая часть графиков), где
α почти не зависит от w, а определяется только величиной q как при кипении в большом
объеме. При больших скоростях (правая часть кривых) наоборот, определяющим является влияние скорости, а кривые с
разными
q заметно сближаются.
Структура парожидкостного потока в трубе существенно изменяется по ходу жидкости. На начальном участке трубы
образуется зона прогрева, где кипение еще не возникает. Далее, по мере прогрева и перегрева жидкости в пристенном слое,
возникает зона пристенного кипения и уже после нее возникает эмульсионный режим кипения, весьма похожий на обычное
кипение в большом объеме. По мере выкипания жидкости увеличивается объем паровой фазы, растет и средняя скорость
движения парожидкостной смеси, происходит объединение паровых пузырей с образованием крупных паровых пробок,
особенно в ядре потока. Пробковый режим кипения постепенно переходит в другой, так называемый стержневой режим, когда
непосредственно со стенкой соприкасается только тонкий слой жидкости, а в центре трубы с большой скоростью движется
стержень пара. На конце трубы толщина слоя жидкости заметно уменьшается и даже может нарушаться целостность этого
слоя. И если во всех предыдущих случаях по мере выкипания жидкости величина
α возрастала, то на последней стадии она
уменьшается, так как часть поверхности исключается из процесса теплоотдачи кипением. На рис. 2.68 показана структура
потока в отдельных зонах по длине трубы и изменение величины коэффициента теплоотдачи
α при этом.
Р
q
Рис. 2.64 Кипение
около вертикальной стенки

Страницы