Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Топ:
Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному...
Основы обеспечения единства измерений: Обеспечение единства измерений - деятельность метрологических служб, направленная на достижение...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов...
Интересное:
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Что нужно делать при лейкемии: Прежде всего, необходимо выяснить, не страдаете ли вы каким-либо душевным недугом...
Финансовый рынок и его значение в управлении денежными потоками на современном этапе: любому предприятию для расширения производства и увеличения прибыли нужны...
Дисциплины:
2023-01-01 | 117 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Конденсация представляет собой процесс перехода пара в жидкое или твердое состояние. Термическое сопротивление пленки зависит от режима течения. Критическое число Рейнольдса может изменяться в пределах примерно от 60 до 500.
Наиболее вероятным значением Re кр для случая конденсации практически неподвижного пара на вертикальной поверхности полагают значение Re кр = 400. При Re кр ³ 400 течение в пленке становится турбулентным. В верхней части пленки, где Re кр < 400, течение продолжает оставаться ламинарным. На стенке будет иметь место смешанное течение конденсата.
При конденсации на вертикальной поверхности сухого насыщенного пара при t c = const и ламинарном течении пленки, уравнение для местного коэффициента теплоотдачи будет иметь вид:
; ; (5.1)
следовательно:
. (5.2)
где h – высота поверхности; r – теплота фазового перехода; t н – температура насыщения.
Уравнение, описывающее среднюю теплоотдачу для вертикальной поверхности, на которой имеются ламинарный и турбулентный участки течения конденсата:
, (5.3)
здесь
, .
Для учета зависимости физических параметров от температуры вводят поправку. Тогда для расчета среднего коэффициента теплоотдачи при конденсации чистого неподвижного пара на вертикальной поверхности и смешанном течении пленки конденсата формула имеет вид:
. (5.4)
Если задана плотность теплового потока , то учитывая, что
,
формулу (5.4) можно записать в виде:
. (5.5)
Определяющей температурой является температура насыщенности t H, определяющим размером является высота стенки h. Все физические параметры берутся для конденсата.
Средний по наружной окружности трубы коэффициент теплопередачи при условии ламинарного течения пленки конденсата на горизонтальной трубе:
|
, (5.6)
где d – диаметр трубы.
5-1. На поверхности вертикальной трубы высотой Н =3 м происходит пленочная конденсация сухого насыщенного водяного пара. Давление пара р =2,5×105Па. Температура поверхности трубы t c= 123° С.
Определить толщину пленки конденсата dx и значение местного коэффициента теплоотдачи ax в зависимости от расстояния х от верхнего конца трубы. Расчет произвести для расстояний х, равных: 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 1,0; 1,5; 2,0 и 3м. Рис.5-1. К Задаче 5-1.
Построить график изменений dx и ax по высоте трубы. При расчете считать режим течения пленки конденсата ламинарным по всей высоте трубы. Расчет выполнить по приближенным формулам Нуссельта.
Ответ
Результаты расчета приведены на рис. 8-1 и в следующей таблице;
х, м dx, мм ax Вт/(м2´ ´ К) | 0,1 0,060 11430 | 0,2 0,0715 9620 | 0,4 0,0845 8150 | 0,6 0,094 7320 | 1,0 0,107 6530 | 1,5 0,118 5880 | 2,0 0,127 5410 | 3,0 0,140 4900 |
Решение
При пленочной конденсации чистого сухого насыщенного пара и ламинарном течении пленки толщина пленки и местный коэффициент теплоотдачи могут быть приближенно определены по формулам Нуссельта:
толщина пленки
(5-7)
местный коэффициент теплоотдачи
(5-8)
где l, m и r—коэффициент теплопроводности, динамический коэффициент вязкости и плотность конденсата, которые выбираются при средней температуре конденсата t г=0,5(t s+ t c), r —теплота парообразования при температуре насыщения t s, D t = t s – t c – температурный напор. В рассматриваемой задаче при р= 2,5 105 Па температура насыщения t s» 127° С и теплота парообразования r =2182 кДж/кг, следовательно, D t =127–123=4°С; t г=0,5(127+123)=125°С. При этой температуре физические свойства воды следующие; l = 0,686 Вт/(м ×К); m = 227× 10-6 Па с; r=939кг/м3. Толщина пленки конденсата на расстоянии х=0,1 м от верхнего конца трубы
0,6.10-4 м,
|
или
dx=0,1=0,06 мм.
Местный коэффициент теплоотдачи на расстоянии х =0,1 м
Вт/(м2×К)
Толщина пленки конденсата будет изменяться по высоте прямо пропорционально, а коэффициент теплоотдачи—обратно пропорционально корню четвертой степени из расстояния от верхнего конца трубки. Таким образом,
Для других значений х, dx и ax вычисляются аналогичным образом. Результаты расчетов приведены в ответе к настоящей задаче и на рис, 5-1.
Рис. 5-2. К задаче 5-2.
Расчет произвести для расстояния х =2 м. Построить графики зависимостей dx= f 1(D t) и ax= f 2(D t).
Примечание. В рассматриваемых условиях средняя температура пленки конденсата t г изменяется мало и изменением физических свойств конденсата с изменением D t можно пренебречь.
Ответ
Результаты расчетов приведены на рис. 5-2 и таблице:
D t, °С dx, мм ax, Вт/(м2´ ´ К) | 2 0,108 6360 | 4 0,127 5410 | 6 0,141 4870 | 8 0,151 4540 | 10 0,160 4300 |
5-3. На поверхности вертикальной трубы высотой H =2 м проис- ходит пленочная конденсация сухого насыщенного водяного пара. Давление пара р =4 кПа. Температура поверхности трубы t c=25°С.
Определить значения местного коэффициента теплоотдачи на расстояниях х, равных 0,1 и 2м от верхнего конца трубы. При расчете считать течение пленки конденсата ламинарным по всей высоте трубы. Результаты расчета сравнить с ответом к задаче 5-1.
Ответ
ax=0,1= 7460 Вт/(м2 × К); ax=0,2= 3530 Вт/(м2·×К).
Сравнение этих значений с ответом к задаче 5-1 показывает, что при р =4 103 Па коэффициент теплоотдачи примерно в 1,5 раза меньше, чем при р =2,5.105 Па. Уменьшение a происходит в основном за счет увеличения вязкости конденсата.
5-4. На наружной поверхности горизонтальной трубы диаметром d =20 мм и длиной l =2 м конденсируется сухой насыщенный водяной пар при давлении p =1·105 Па. Температура поверхности трубы t c= 94,5° С.
Определить средний коэффициент теплоотдачи от пара к трубе и количество пара G, кг/ч, которое конденсируется на поверхности трубы.
Ответ
a= 15600 Вт/(м2 ×К); G = 15,9 кг/ч.
Вопросы.
1. Виды конденсации.
2. Термическое сопротивление передачи теплоты.
3. Влияние режима течения.
|
4. Тепловой поток при конденсации.
5. Ламинарное течение пленки на вертикальной стенке.
6. Турбулентное течение пленки на вертикальной стенке.
7. Конденсация на горизонтальных трубах.
ГЛАВА ШЕСТАЯ
|
|
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...
Состав сооружений: решетки и песколовки: Решетки – это первое устройство в схеме очистных сооружений. Они представляют...
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!