Презентация на тему Теплопередача Повторение – мать учения

расчетов
тепло- и массообмена –
определение величины и направления

потоков теплоты и массы

конвекция

и массообмена 

вещества из газообразного состояния в жидкое, сопровождающийся выделением скрытой

теплоты конденсации r (Дж/кг).
Поверхностная конденсация происходит при соприкосновении пара со стенкой, имеющей температуру tc , более низкую, чем температура насыщения (tc < ts), и сопровождается передачей скрытой теплоты конденсации r через
Q =  (ts – tс) F = Gп r (Вт).
Gп – расход конденсирующегося пара (кг/с).
Объемная конденсация – при переохлаждении пара до tпара < ts (например, в результате резкого сжатия) или на холодных каплях или частицах, вводимых в пар.

поверхности стенки конденсат образует сплошную пленку (пленочная конденсация);

реализуется в большинстве теплообменников, теплообмен существенно хуже, чем при

капельной.
Причина: пленка конденсата – основное термическое сопротивление передаче теплоты фазового перехода от пара к стенке.

При малых давлениях пара
(р < 104 Па) поверхность пленки
имеет температуру tпов < tп,
т.к. в тонком слое у поверхности
пар разбавлен "медленными"
молекулами, испаряющимися
с поверхности пленки
(Кнудсеновский слой ~ ДСП).
Плёнка несколько переохлаждена по
сравнению с т-рой насыщения.
В большинстве случаев переохлаждением можно пренебречь.

На вертикальной трубе с
конденсатоотводчиками

б) в коридорном пучке
горизонтальных труб

Nusselt), 1916

Идея: конденсат, стекая под действием силы тяжести*,

образует на вертикальной поверхности тонкую непрерывную пленку, толщина и термическое сопротивление которой увеличиваются сверху вниз и определяют величину теплового потока.


*вынужденная конвекция !

переносимое через элементарную поверхность пленки dx (ширина пластины =

1):

Приращение массового расхода
конденсата dG, кг/с через поперечное сечение пленки  (х) за счет конденсации пара на элементарной поверхности пленки dx:

трения, действующих на элементарный
объем жидкости высотой dx:
что позволяет найти

локальную толщину слоя конденсата  из последнего уравнения

х:
что после разделения переменных и интегрирования
от 0 до ,

от 0 до х дает:

теплоотдачи
вертикальной стенки (и трубы)
(0.943=
4/3/4-1/4)

диаметром d
Физические параметры жидкости (конденсата) , , ρ в

формулах Нуссельта определяются по средней температуре пленки

tж = 0.5(tc + ts).

теплообмен при конденсации

Капица: волновое течение пленки имеет установившийся периодический характер (синусоидальное

изменение  во времени), что приводит к уменьшению эффективной толщины пленки по сравнению с решением Нуссельта и росту ср. КТО на 21 %.

Для горизонтальных труб вводится при

конденсата

газа (воздуха)
снижение рп = снижение ts
и

Δt = ts – tc

æ – массовая доля воздуха в паре

профиль

–параметры и температура насыщенной жидкости
– критерий конденсации;

– критерий Галилея

(сила гравитации)/(сила вязкости);

– критерий Кутателадзе (фазового
перехода).

–параметры и температура насыщенной жидкости
– приведённый критерий Рейнольдса
– приведённая

длина

м/с

конденсации движущегося пара на горизонтальной трубе
– ср. скорость

пара в узком сечении

движущегося* пара на горизонтальной трубе

стенка)

на пучке горизонтальных труб
n – число рядов труб по

высоте коридорного пучка
или половина числа рядов по высоте шахматного пучка

В. Нуссельт:
утолщение пленки при непрерывном ламинарном стекании конденсата

на пучке горизонтальных труб (2)
Д. Керн:
1– коридорный пучок,

2– шахматный пучок

Реальность:
конденсат стекает в виде капель и струек; утолщение пленки компенсируется ее турбулизацией

пучке горизонтальных труб
1 – конденсация неподвижного пара в пучке

по Нуссельту;
2 – реальные условия: невысокая начальная скорость пара;
3 – высокая начальная скорость пара.

(Л.Д. Берман)
– степень конденсации пара в пучке
n – число

рядов труб по высоте коридорного пучка
или половина числа рядов по высоте шахматного пучка

труб
(уклон трубы 0.002, φ = 120о)