АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Теплообмен при кипении

Читайте также:
  1. Вынужденная и естественная конвекция. Факторы, влияющие на интенсивность конвективного теплообмена. Уравнение Ньютона для конвективной теплоотдачи.
  2. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ КОНВЕКТИВНОГО МАССО- И ТЕПЛООБМЕНА.
  3. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УРАВНЕНИЯ КОНВЕКТИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА.
  4. Закономерности лучистого теплообмена
  5. ЗАКОНЫ ТЕПЛООБМЕНА ИЗЛУЧЕНИЕМ.
  6. Конвективный теплообмен
  7. КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН
  8. КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН
  9. Конвективный теплообмен
  10. Конвективный теплообмен
  11. КОНВЕКТИВНЫЙ ТЕПЛООБМЕН (ТЕПЛООТДАЧА)
  12. Конвективный теплообмен через зернистый слой

Для воды при кипении под атмосферным давлением наблюдается два критических режима. Первый – начало перехода от пузырькового к пленочному режиму кипения. Параметры этого режима Dtкр1 =25°С; aкр1 =46500 Вт/(м2×К); qкр1 =1,16×106 Вт/м2.

Второй – конец перехода к пленочному кипению. Параметры этого режима Dtкр2 =150К; aкр2 <aкр1; qкр2 < qкр1.

При пузырьковом кипении жидкости в большом объеме коэффициент теплообмена рассчитывают по формуле

При a ³10-2

Nuк =0,125 Re 0,125× Pr 1/3. (2.36)

При a £10-2

Nuк =0,0625 Re 0,5× Pr 0,33, (2.37)

где ; ; ,

где v – кинематическая вязкость жидкости, м2/с;

r – теплота парообразования, кДж/кг;

cp – удельная массовая теплоемкость жидкости, кДж/(кг×К);

a – температуропроводность, м2/с;

l – теплопроводность жидкости, Вт/(м×К);

s – коэффициент поверхностного натяжения, Н/м, при температуре насыщения tн;

r’ и r” – плотности жидкости и пара при температуре насыщения, tн;

Tн – температура насыщения, К;

lк – определяющий размер, м.

Формулы (2.36) и (2.37) можно применить при 0,86£Prк£7,6; 10-5£Reк£104 и давлении 0,045£r£175 бар.

q – поверхностная плотность теплового потока при кипении, Вт/м2.

Если число Нуссельта Nuк является функцией температурного напора при пузырьковом кипении в большом объеме при 0,86£Pr£7,5; 10-5£Reк£104, давлении 0,045£r£175 бар и 0,05£ £200 можно применить формулы:

при >1,6

Nuк =2,63×10-3 ; (2.38)

при £1,6

Nuк =3,91×10-3 ; (2.39)

При вынужденном движении кипящей жидкости в трубах, когда она нагрета до температуры насыщения, коэффициент теплообмена рассчитывают по следующим формулам:

при aк/aw £0,5 a=aw; (2.40)

при aк/aw ³2 a=aк; (2.41)

при 0,5£aк/aw£2 , (2.42)

где a - коэффициент теплообмена при вынужденном движении кипящей жидкости в трубах, Вт/(м2×К);

aк – коэффициент теплообмена при развитом пузырьковом кипении в большом объеме, определяемый формулами (2.36), (2.37), (2.38) и (2.39);

aw – коэффициент теплообмена при турбулентном движении однофазной жидкости в трубах, определяемым по формуле

.

Формулы (2.40), (2.41) и (2.42) справедливы для воды при давлении от 1×105 до 86×105 Па, скоростях движения теплоносителя от 0,2 до 6,7 м/с и объемном паросодержании до 70%.

Коэффициент теплоотдачи a для хладонов в трубах определяют по формулам:

; (2.43)

. (2.44)

Значение функции f(p) приведено в таблице (2.5)

 

Коэффициент теплоотдачи a при кипении аммиака в трубах определяют по формулам

a =(27,3+0,04 tн) q 0,45 d -0,24; (2.45)

a =(27,3+0,04 tн)1,818× Dt 0,818 d 0.436 (2.46)

Формулы (2.45) и (2.46) справедливы при tн =-30…0°С и q =1000…14000 Вт/м2.

Таблица 2.5 Значение функции f(p)

Т, К f(p) ×10-2, Дж0,4/кг0,2× м 0,2× с 0,2×К
R11 R12 R22 R113 R142
  0,57 1,46 1,64 - 1,0
  0,82 1,80 2,02 - 1,26
  1,04 2,12 2,54 0,69 1,55
  1,36 2,54 3,01 0,88 1,94

 

Коэффициент теплоотдачи в трубах с накатными ребрами (высота ребер 1,5…2 мм, шаг 0,8…2 мм) определяют по формуле

a=aэтeпр, (2.47)

где eпр – поправка, учитывающая влияние на теплообмен числа п рядов труб по высоте пучка;

aэт – средний коэффициент теплоотдачи эталонного (шестирядного) пучка.

При q =0,5…9 кВт/м2 и to=-30…+20°C для шестирядного пучка

aэт =335 Dt(rн ×10-5)0,5; для R12 (2.48)

aэт =568 Dt0,82(rн ×10-5)0,45; для R22 (2.49)

где rн – давление насыщения, Па.

Для расчета коэффициента теплоотдачи при пленочном кипении на поверхности применяются формулы

a = с 3,125 Dt 2,088(r ×10-5)2,282; (2.50)

a = сq 0,68(r ×10-5)0,73; (2.51)

, (2.52)

где . Здесь ср – удельная массовая теплоемкость хладона, кДж/(кг×К); d – диаметр цилиндра, м. Значения коэффициента с приведены в таблице 2.4, функции f(p) в таблице 2.5.

Таблица 2.4 Значения коэффициента с в уравнении (2.50)

Холодильный агент tн, °С
-40 -30 -20 -10  
R12 - 8,1 6,7 5,7 5,0
R22 8,6 7,2 5,9 5,1 4,7

Пример 2.13 Определить поверхностную плотность теплового потока поверхности нагрева паронагревателя при пузырьковом кипении воды в большом объеме, если вода находится под давлением 0,62 МПа, а температура поверхности нагрева tc =175°C.

Решение. По приложению А таблица А4 при давлении р =0,62 МПа находим tн =160°С, Prж =1,1, lж =0,683 Вт/(м×К), r =2082,6 кДж/кг, gж =0,191×10-6 м2/с, r” =3,25 кг/м3

и , то число Нуссельта определяем по формуле (2.38)

.

Коэффициент теплоотдачи Вт/(м2×К).

м.

 

Поверхностная плотность теплового потока

q=a×Dt =52800×15=790000 Вт/м2.

Пример 2.14 Вода под давлением р =8×105 Па движется в трубе с внутренним диаметром dвн =18 мм со скоростью w =1 м/с.

Определить коэффициент теплоотдачи от стенки к кипящей воде, если температура внутренней поверхности трубы 173°С.

Решение. Определяем теплофизические параметры воды по приложению А таблица А5 при р =8×105 Па и tн =170,4°С; gж =0,181×10-6 м2/с, lж =67,9×10-2 Вт/(м×к), Prж=1,05.

При tс =173°С, Prс =1,04.

Коэффициент теплоотдачи aw при давлении однофазной жидкости

,

где Nuж =0,21 .

Число

Тогда Nuж =0,21×(99447)0,8×(1,05)0,43 .

Следовательно Вт/(м2×К)

Определяем значение коэффициента теплоотдачи aк при пузырьковом кипении в большом объеме.

При tн =170,4°С

и расчет ведем по формуле (2.39)

;

Вт/(м2×К)

Определяем отношение коэффициентов aк/aw:

Так как aк/aw <0,5 то a = aw =8040 Вт/(м2×К).

Пример 2.15 Хладагент R12 кипит в горизонтальных трубах, внутренний, диаметр которых 16 мм. Массовый расход хладагента mt =85 кг/ч. Температура насыщения – (-30°С). Определить температурный напор, при котором поверхностная плотность теплового потока q =4650 Вт/м2.

Решение. Согласно закону Ньютона-Рихмана

q=a(tж-tc)=aDt.

Тогда ;

Значение коэффициента теплообмена a можно определить по уравнению (2.43)

Вт/(м2×К).

°С

Значение f(p) выбираем из таблицы 2.3 по температуре насыщения для R12.

Пример 2.16. В горизонтальном кожухотрубном испарителе холодильной машины R22 кипит в стекающей по наружной поверхности труб пленке. Температура кипения tн =-18°С.

Определить коэффициент теплообмена и поверхностную плотность теплового потока.

Решение. При заданной температуре насыщения tн =-20°С по приложению А таблица А10 находим давление насыщения рн=2,4614×102 кПа.

Коэффициент теплоотдачи по уравнению (2.50)

a = с 3,125 Dt 2,088(r ×10-5)2,282;

Значение коэффициента с для данной температуры tн=-20°С выбираем из таблицы 2.4 для R22 c=5,9.

Таким образом

a =5,93,125 × 22,088×2,462,282=8503 Вт/(м2×К)

Поверхностная плотность теплового потока

q=a(tж-tc)= 8503(-18-(-20))=17006 Вт/м2.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.009 сек.)