Конденсации определяется

Коэффициент теплоотдачи при конденсации неподвижного пара определяем по формуле (8-4).

Содержание работы. Экспериментальное определение значений коэффициента теплоотдачи при конденсации неподвижного насыщенного водяного пара на внешней поверхности вертикальной трубы при ламинарном характере течения пленки конденсата. Установление зависимости коэффициента теплоотдачи от температурного напора и сравнение полученной зависимости с имеющимися в литературе данными.

В большинстве практически важных случаев приходится иметь дело с пленочной конденсацией. Средний коэффициент теплоотдачи при пленочной конденсации неподвижного насыщенного пара на плоской поверхности длиной L может быть вычислен по следующей приближенной формуле:

12-2. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ПЛЕНОЧНОЙ КОНДЕНСАЦИИ НЕПОДВИЖНОГО ПАРА

Рис. 12-6. Теплоотдача при пленочной конденсации неподвижного пара на вертикальной поверхности при ламинарном течении пленки. - ,

Рис.' 12-7. Теплоотдача при пленочной конденсации неподвижного пара на вертикальной поверхности при смешанном (ламинарном и турбулентном) течении пленки конденсата.

Рис. 12-8. График для расчета среднего коэффициента теплоотдачи при пленочной конденсации неподвижного пара на вертикальной поверхности, а —ккал/(.ч!-ч-К), Л —м; Ы — 'С; 1 юкал/(и' • ч • К)-«1,16 Вт/(м»-К>.

В § 12-2 была рассмотрена теплоотдача при конденсации неподвижного пара на наружной поверхности одиночной горизонтальной тру-•бы. Для промышленной практики важны данные о теплоотдаче при конденсации движущегося пара. Как показывают теоретические и экс-•периментальные исследования, при движущемся паре теплоотдача горизонтальной трубы изменяется, В опытах [Л. 8] насыщенный пар протекал сверху вниз и поперечным потоком омывал горизонтальную трубу. Некоторые результаты опытов представлены на рис. 12-И в виде зависимости a/ajv = f(Ren,ДО- Здесь a — опытный коэффициент теплоотдачи при конденсации движущегося пара; ajv — коэффициент тешю-ютдачи, вычисленный по формуле Нуссельта (12-24) для неподвижного ' •пара; Ren=iZ7ird/Vn, где шп-—средняя скорость пара в суженном сечении канала; d—наружный диаметр трубы.

Средний коэффициент теплоотдачи при капельной конденсации неподвижного пара может быть описан следующими уравнениями [Л. 56]:

.Как следует из формул (12-41) и (12-42), для расчета коэффициента теплоотдачи достаточно знать температуру насыщения и температурный напор. На рис. 12-14 представлена номограмма, с помощью которой можно определить коэффициент теплоотдачи при капельной конденсации неподвижного насыщенного' водяного пара. Номограмма получена путем соответствующего пересчета и графического представления формул (12-41) и (12-42). Согласно формулам (12-41) и (12-42)

Теплообмен при конденсации перегретого пара исследован еще не в полной мере. Однако некоторые опытные данные по пленочной и капельной конденсации неподвижного пара -позволяют считать, что при полной конденсации с достаточной для практики точностью коэффициент теплоотдачи может быть рассчитан по формулам для сухого насыщенного пара. При этом вместо г в формулы подставляется гпер.

ление при передаче теплоты от пар к стенке равно сумме термического сопротивления пленки конденсата и термического сопротивления, связанного со скачком температуры на границе раздела паровой и жидкой фаз. При заданной разности температур пара и стенки интенсивность процесса теплообмена при пленочной конденсации определяется условиями отвода конденсата с поверхности и режимами течения пленки и пара. Термическое сопротивление пленки зависит от ее толщины, теплопроводности жидкости, степени турбулизации потока и наличия поверхностных волн.

Приращение объема капли в единицу времени за счет конденсации определяется уравнением

разность плотностей смеси вблизи поверхности конденсации определяется в основном изменением состава смеси при протекании химических реакций.

При небольших концентрациях присадки и при условии отсутствия туманообразования в объеме скорость гетерогенной конденсации определяется скоростью диффузионной доставки молекул к поверхности конденсации. При этом вследствие того, что p<^i (р — текущее парциальное давление цезия, Р — полное давление в системе), можно пренебречь влиянием стефановского потока [2] и определять удельный диффузионный поток паров присадки g с помощью формулы

При малых содержаниях паров металлов в парогазовой смеси тепловым сопротивлением пленки конденсата, сопротивлением фазового перехода и контактным термическим сопротивлением можно пренебречь. Скорость конденсации определяется скоростью диффузионной доставки молекул к охлаждаемой поверхности [41—43]. Температуру пленки при конденсации паров щелочных металлов можно принимать практически равной температуре охлаждаемой поверхности, так как пленка конденсированного металла имеет высокую теплопроводность. Давление пара у поверхности пленки конденсата принимается равным давлению насыщения пара при температуре пленки. Плотность диффузионного потока пара, участвующего в процессе массообмена, выражается соотношением [41]

Для газорегулируемой ТТ без перегрева площадь зоны конденсации определяется по уравнению

где dK. со — диаметр начального участка камеры смешения; da. ср — диаметр среза парового сопла; а0 — угол между осью камеры смешения и линией, определяющей границу жидкой части струи на входе в камеру (tg ос„ = 1,5031 — 2,2783^'j'09). Степень конденсации определяется уравнением

При коагуляции непрерывный конденсационный рост рассматриваемой капли сопровождается скачкообразным увеличением ее массы и размера за счет присоединенной капли. Будем полагать в дальнейшем, что слияния происходят 'мгновенно. Между слияниями скорость конденсации определяется размером и средней температурой капли. Присоединенные в процессах непрерывного роста и коагуляции массы будем отмечать индексами соответственно «кн» и «кг».

Коэффициент конденсации определяется из уравнения баланса теплоты в капле. Теплота, затраченная на нагрев массы отраженных молекул, равна (1 — акн)ср(7' — T")dm, а теплота, выделяемая оставшимися в капле молекулами, равна «кн [г' — с у (Т1 — Т"} ]dm, где dm — масса падающих на каплю молекул за время dt\ г' — i" — i' — теплота фазового перехода с учетом капиллярной энергии. Поэтому акн = ср(Т' — Т") /г'.

Число капель, образовавшихся в процессе спонтанной конденсации, определяется по формуле

На номограмме начало зоны конденсации определяется верхними отрезками касательных, а конец зоны конденсации — нижними отрезками касательных. На каждой касательной указана температура точки касания, т. е. температура, определяющая одну из границ зоны конденсации.