Материал: Расчет коэф Теплоотдачи

Бухмиров В.В. Расчет коэффициента теплоотдачи (справочник)_v.6

4.1.Теплоотдача при пленочной конденсации паров

4.1.1.Средний коэффициент теплоотдачи при пленочной конденсации паров на вертикальной поверхности рассчитывают по формуле Нуссельта [2,3]:

где g 9,8 м/с2 – ускорение свободного падения; r – скрытая теплота парообразования, Дж/кг; пл – коэффициент теплопроводности пленки конденсата, Вт/(м·К); пл – динамический коэффициент вязкости конденсата, Па·с; пл – плотность пленки, кг/м3; Tн – температура насыщения при данном давлении; Tw – температура стенки; H – высота вертикальной поверхности.

Определяющие параметры:

T0 Tн – температура насыщения при данном давлении;

R0 H – высота вертикальной пластины или высота трубы.

4.1.2. Средний коэффициент теплоотдачи при пленочной конденсации на наклонной поверхности рассчитывают по формуле [2,3]:

где вертик – коэффициент теплоотдачи, рассчитываемый по формуле (4.1) для вертикальной поверхности; – угол между направлением силы тяжести и осью, направленной вдоль поверхности теплообмена.

4.1.3. Средний коэффициент теплоотдачи при пленочной конденсации на горизонтальной трубе при ламинарном течении пленки конденсата рассчитывают по формуле Нуссельта [2,3]:

где g 9,8 м/с2 – ускорение свободного падения; r – скрытая теплота парообразования, Дж/кг; пл – коэффициент теплопроводности плен-

21

Бухмиров В.В. Расчет коэффициента теплоотдачи (справочник)_v.6

ки конденсата, Вт/(м·К); пл – динамический коэффициент вязкости конденсата, Па·с; пл – плотность пленки, кг/м3; Tн – температура насыщения при данном давлении; Tw – температура стенки; dтр –

наружный диаметр трубы, м.

Формула (4.3) справедлива для ламинарного режима течения пленки, который существует при выполнении условия:

где пл – сила поверхностного натяжения пленки, Н/м; g 9,8 м/с2 – ускорение свободного падения; пл – плотность пленки, кг/м3.

Определяющие параметры:

T0 Tн – температура насыщения при данном давлении; R0 dтр – наружный диаметр трубы.

Формулы для расчета локальных коэффициентов теплоотдачи, теплоотдачи при волновом и турбулентном течении пленки, а также толщины конденсатной пленки приведены в литературе 1-3, 5 .

4.2.Теплоотдача при кипении жидкостей

4.2.1.Пузырьковое кипение в большом объеме

Для расчета теплоотдачи при кипении воды в большом объеме используют следующие формулы 2,3, 8 :

где pн – давление насыщения, бар; q – плотность теплового потока, Вт/м2.

T Tw Tн – перегрев жидкости в пограничном слое.

22

Бухмиров В.В. Расчет коэффициента теплоотдачи (справочник)_v.6

4.2.2.. Пленочное кипение в большом объеме

Используя аналогию процессов конденсации и пленочного кипения для расчета коэффициента теплоотдачи при пленочном кипении можно использовать следующие формулы:

— кипение на вертикальной поверхности

— кипение на горизонтальной трубе

где п , п и п – плотность, коэффициент теплопроводности и

динамический коэффициент вязкости пара; ж – плотность жидкости;

r – скрытая теплота парообразования.

В качестве определяющей температуры в формулах (4.7) и (4.8) принята температура насыщения при данном давлении.

23

Бухмиров В.В. Расчет коэффициента теплоотдачи (справочник)_v.6

Перечень основных обозначений

а – коэффициент температуропроводности, м2/с;

c– удельная массовая теплоемкость, Дж/(кг·К);

d– диаметр, м;

F – площадь поверхности теплообмена, м2; f – площадь поперечного сечения, м2;

g – ускорение силы тяжести, м/с2; G – массовый расход, кг/с;

h– высота, м; удельная энтальпия, Дж/кг; P – периметр, м;

ℓ– линейный размер, м; длина, м;

p– давление, Па;

p – перепад давлений, Па;

q – поверхностная плотность теплового потока, Вт/м2;

qℓ – линейная плотность теплового потока, Вт/м; Q – тепловой поток, Вт;

r – радиус, м; скрытая теплота парообразования, Дж/кг; T – температура, 0С или К;

w – скорость, м/с;

х – координата, м; степень сухости пара;

α– коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·К);

– коэффициент объемного расширения, К-1;

– толщина стенки, м; толщина пограничного слоя, м;– коэффициент теплопроводности, Вт/(м·К);– динамический коэффициент вязкости, Па·с;

– кинематический коэффициент вязкости, м2/с;

– плотность, кг/м3;

– коэффициент поверхностного натяжения, Н/м.

∆T0 – определяющая (характерная) разность температур,0C (К);

25