Влияние различных факторов на теплообмен при изменении агрегатного состояния вещества

Формулы Нуссельта (6-5) и (6-6) относятся к неподвижному или медленно движущемуся пару (w < 10 м/сек). Если движение пара совпадает по направлению с движением пленки конденсата, то тол­щина последней уменьшается, а коэффициент теплоотдачи увели­чивается. При встречном движении пара и пленки конденсата тол­щина последней увеличивается, а коэффициент теплоотдачи умень­шается.

Однако при сравнительно большой скорости пара происходит срыв конденсатной пленки, что приводит к значительному росту коэффициента теплоотдачи.

При конденсации перегретого пара необходимо учитывать теп­лоту перегрева q _nep= c _pm (t - t _н ) и в формулы Нуссельта следует подставлять величину r + q _nep. За разность температур берется Δ t = t _н - t _ст.

Состояние поверхности конденсатора также играет большую роль. На трубах, покрытых ржавчиной, с большой шероховатостью толщина пленки конденсата значительно увеличивается, что приводит к уменьшению коэффициента теплоотдачи по сравнению с гладкой и чистой поверхностью.

Примеси различных газов в паре заметно уменьшают теплоот­дачу при конденсации. Снижение теплоотдачи происходит потому, что пар конденсируется, а газ или воздух остается на холодной стенке в виде слоя, через который молекулы пара проникают из ядра потока лишь путем диффузии, тем самым увеличивая термическое сопротивление пленки. Так, на­личие в паре 1 % воздуха уменьшает коэффициент теплоотдачи при конденсации на 60 % (для движущегося пара влияние воздуха меньше).

Большое значение для получения высоких коэффициентов теп­лоотдачи при конденсации пара имеет правильное расположение труб конденсатора. Вертикально расположенные трубы конденса­тора обычно снабжаются через каждые 10 смколпачками, которые отводят конденсат от поверхности трубы, увеличивая теплоотдачу. При горизонтальном расположении пучка труб большой эффект получается в том случае, когда струйка конденсата с верхней трубы стекает на небольшую часть поверхно­сти нижней трубы.

 

К следующему занятию курсанты должны:

ЗНАТЬ: характер изменения коэффициента теплоотдачи при свободной и вынужденной конвекции, пузырьковом и пленочном режимах кипения жидкости.

УМЕТЬ: применять уравнения для оценки коэффициента теплоотдачи при различных значениях физических параметров процесса теплообмена.

ИМЕТЬ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ: о влиянии различных факторов на теплообмен при изменении агрегатного состояния вещества.

 

 

Вопросы на самоподготовку:

1. При каких условиях возникают процессы кипения и конденсации жидкости?

2. На каких участках твердой поверхности образуются пузырьки пара?

3. Какое кипение называют пузырьковым и пленочным?

4. Какой момент кипения называют критическим?

5. Какие уравнения рекомендуют для определения коэффициента теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкости?

6. Какие различают виды конденсации?

7. От чего зависит величина коэффициента теплоотдачи при конденсации?

8. Какую поправку в уравнение Нуссельта ввел П.Л. Капица?

9. Написать критериальное уравнение теплообмена при конденсации.

10. Как определяется масса образовавшегося конденсата?

11. К какому режиму относятся уравнения Нуссельта?

12. Как влияет направление движения пара на теплоотдачу?

13. Как влияет на теплоотдачу состояние поверхности?

14. Как влияют примеси газа на теплоотдачу при конденсации?

15. Каково влияние на теплоотдачу расположение поверхностей теплообмена в конденсаторе?

 

 

Подпись автора

___________/ профессор каф. физики и теплообмена П.В. Скрипов

 

 

Лекция рассмотрена и одобрена на заседании кафедры

Протокол №_______ от «_____»_____________2006 г.

 

Зав. кафедрой физики и теплообмена

профессор, д.т.н. __________________ / Н.М. Барбин

«_____»______________ 2006 г.