2014-04-09
4008
Влияние наклона поверхности. Выше полученные формулы справедливы при конденсации пара на вертикальных стенках. Если стенка будет наклонена к вертикали под углом 
, то в формулах вместо ускорения g необходимо ввести 
– проекцию силы тяжести.
Теплоотдача при конденсации на горизонтальной трубе и пучке труб. Для горизонтально расположенной трубы Нуссельт получил следующую формулу для расчета среднего по наружной поверхности трубы коэффициента теплоотдачи при ламинарном течении пленки конденсата:
.
На практике, как правило, одиночно расположенные горизонтальные трубы не используются. Трубы собираются в пучки с шахматной или коридорной компоновкой. Пар конденсируется на поверхностях труб. С верхних рядов труб конденсат стекает на нижележащие пучки труб, поэтому на них пленка конденсата получается толще, а коэффициент теплоотдачи меньше, чем для верхнего ряда. Для расчета среднего коэффициента теплоотдачи от пучка труб, на котором конденсируется неподвижный сухой насыщенный пар, можно рекомендовать формулу [4]
,
n – число рядов труб по вертикали для коридорного пучка, для шахматного пучка n равно половине числа рядов труб по вертикали.
Влияние скорости и направления движения пара. Формулы, полученные выше, справедливы для конденсации неподвижного пара или при малых скоростях его течения (меньше 10 м/с). При больших скоростях пара между паром и пленкой жидкости возникает трение. Если движение пара совпадает с направлением течения пленки конденсата, то ее толщина уменьшается, а коэффициент теплоотдачи возрастает. При движении пара снизу вверх течение пленки тормозится, ее толщина возрастает, а величина 
уменьшается. Однако это происходит до тех пор, пока сила трения не превысит силу тяжести. Если сила трения превышает силу тяжести, то пленка жидкости увлекается потоком пара вверх и срывается с поверхности, в этом случае коэффициент теплоотдачи будет увеличиваться с возрастанием скорости пара.
Влияние шероховатости поверхности. Интенсивность процесса теплоотдачи зависит от состояния поверхности. Если она шероховатая или покрыта слоем окисла, то вследствие дополнительного сопротивления течению пленки толщина ее увеличивается, а величина коэффициента теплоотдачи при этом уменьшается.
Влияние перегрева пара. Если пар, соприкасающийся с поверхностью, перегрет, то нужно учитывать теплоту перегрева 
. Вместо теплоты парообразования 
в расчетные формулы необходимо ставить 
.
Влияние наличия неконденсирующихся газов в паре. Значительное влияние на интенсивность процесса теплоотдачи может оказать наличие в паре неконденсирующихся газов, например воздуха. Пар, соприкасаясь с холодной поверхностью, конденсируется, а имеющийся в нем воздух скапливается у стенки, оказывая значительное препятствие процессу конденсации.
Эксперименты показывают [3], что наличие 3 % воздуха в неподвижном паре уменьшает коэффициент теплоотдачи в 5 раз. Если пар движется со скоростью, то скапливающийся у поверхности неконденсирующийся газ сдувается паром и не оказывает значительного влияния на величину коэффициента теплоотдачи.
Влияние компоновки поверхности нагрева. При расчете конденсационных устройств необходимо решать вопрос о том, как лучше, с точки зрения теплоотдачи, располагать поверхности: вертикально или горизонтально. Для длинных труб, которые применяются на практике, вопрос решается в пользу горизонтального расположения, так как конденсат стекает быстрее, толщина пленки меньше, а больше, чем для вертикально расположенных труб. Если горизонтально расположить трубы невозможно, то в целях интенсификации теплоотдачи на поверхностях труб устанавливаются конусные ребра. Конденсат, стекая с ребер, освобождает нижележащую поверхность трубы для процесса конденсации и, таким образом, толщина пленки конденсата по высоте трубы не увеличивается. Опыт показывает, что монтаж таких ребер через каждые
10 см на трубе высотой 3 м увеличивает средний коэффициент теплоотдачи в 2…3 раза.
Лекция 13. Раздел 6. Теплообмен при фазовых превращениях
