ТЕПЛОМАССООБМЕН Теплоотдача при кипении и конденсации Лекция № 10 2017 год
• Теплоотдача при изменении агрегатного состояния зависит от режима этого процесса. • В начале процесса кипения теплота передается от стенки непосредственно к примыкающему к ней слою жидкости, а уже от жидкости – к образующимся пузырькам пара. • Такой режим кипения называется пузырьковым. • При некотором критическом значении температурного напора Δt = tст – tж пузырьки сливаются в сплошную паровую пленку – наступает пленочный режим кипения. • Где tст – температура стенки, tж – температура насыщенной жидкости в слое, прилегающем к стенке.
Коэффициент конвективной теплоотдачи αк сначала возрастает плавно (участок АВ), затем – в результате усиленной конвекции из-за интенсивного движения пузырьков возрастает резко (участок ВС), а после образования паровой пленки – падает вследствие большого термического сопротивления.
• В дальнейшем коэффициент конвективной теплоотдачи αк опять начинает расти. • Критические параметры, соответствующие переходу пузырькового кипения в пленочное, для воды равны: Ø Δtкр = 25 °С; Ø αкр = 46 500 Вт/(м 2·К), Ø qкр = 1, 16·106 Вт/м 2.
• Пленочный режим приводит к снижению производительности теплообменных аппаратов, а в некоторых случаях создает условия для прожога стенок вследствие перегрева их из-за плохого отвода теплоты. Следует избегать пленочный режим кипения. • Знание критических параметров для соответствующих жидкостей позволяет обеспечить условия для сохранения пузырькового кипения, т. е. Δt < Δtкр. • С увеличением Δtкр увеличивается количество передаваемой теплоты.
• С увеличением Δtкр увеличивается количество передаваемой теплоты. • Для воды при пузырьковом режиме кипения и давлении р = 1 ÷ 200 атм. где p. S – давление насыщенных паров воды.
• При конденсации пар, соприкасаясь со стенкой, имеющей температуру ниже температуры насыщения пара, превращается в жидкость, отдавая стенки скрытую теплоту конденсации. • Различают два режима конденсации: капельный, когда конденсат осаживается на стенке в виде отдельных капель, и пленочный, когда осаждение конденсата происходит в виде пленки. • При капельной конденсации αк выше, но она является неустойчивой и поэтому наблюдается редко.
• Различают два режима конденсации: капельный, когда конденсат осаживается на стенке в виде отдельных капель, и пленочный, когда осаждение конденсата происходит в виде пленки. • При капельной конденсации αк выше, но она является неустойчивой и поэтому наблюдается редко.
• В многорядных пучках труб конденсат стекает с верхних рядов на нижние и пленка становится все толще, а αк – все меньше. Для борьбы с этим явлением разработаны наивыгоднейшие комбинации расположения труб в пучке.
• Наибольшее значение αк имеет при ромбическом расположении труб под углом 60° в пучке, повернутый на угол ψ (схема Жинаба, рис. г).
• Большое влияние на интенсивность теплоотдачи при конденсации оказывает содержание в паре газов. Скапливаясь у теплоотдающих поверхностей, газы резко уменьшают коэффициент теплоотдачи (за счет малого значения их теплопроводности). Наличие в паре 1% воздуха уменьшает αк примерно на 60%. • В теплообменниках с двухфазной средой предусматривают отсос газов и продувку застойных зон.
• На основе опытных данных с различными жидкостями получены следующие критериальные уравнения для среднего значения αк при конденсации: для вертикальных труб и стенок для горизонтальных труб
– критерий конденсации • Критерий Галилея Ga и Kн соответственно равны: – число фазового превращения
где l – определяющий размер, равный для вертикальных поверхностей высоте h, а для горизонтальных труб – их диаметру d; • сж – теплоемкость жидкости; • r – теплота парообразования; • Δt – температурный напор (Δt = tн – tс, где tн – температура насыщения); • νн – коэффициент кинематической вязкости жидкости. • В качестве определяющей температуры берут tн – температуру насыщенного пара.
Скачать презентацию ТЕПЛОМАССООБМЕН Теплоотдача при кипении и конденсации Лекция
Лекция 10. Тепломассообмен. Теплоотдача при кипении и конденсации. (2017).pptx