Поверхности вертикальной

При пленочном кипении на поверхности вертикальных труб и пластин течение пара в пленке обычно имеет турбулентный (вихревой) характер. Поверхность пленки испытывает волновые колебания, толщина пленки растет, в направлении движения пара. Опыты показывают, что теплоотдача практически не зависит от

Физические свойства па-4 • ра в этой формуле следует W выбирать по средней темпе- ^ ратуре пара. На рис. 4-19 приведено сравнение этой формулы с опытными данными по теплоотдаче при пленочном кипении различных жидкостей на поверхности вертикальных труб [Л. 7, 110]. • ( ^

На поверхности вертикальных пластин и труб интенсивность теплоотдачи, как показывают опытные данные, обычно оказывается более высокой, чем вычисленная по формуле Нуссельта (4-18). Это объясняется тем, что в действительности в этих условиях течение конденсатных пленок приобретет волновой' характер1. П. Л. Капица [Л. 34] показал, что такой характер стекания ламинарной пленки жидкости является более устойчивым.

С учетом поправки 80 на волновой режим расчетное соотношение для теплоотдачи при конденсации пара на поверхности вертикальных труб и плит имеет вид:

При пленочном кипении на поверхности вертикальных труб и пластин течение пара в пленке обычно имеет турбулентный (вихревой) характер. Поверхность пленки испытывает волновые колебания, толщина пленки растет в направлении движения пара. Опыты показывают, что теплоотдача практически не зависит от высоты поверхности нагрева, а следовательно, и от расхода пара в пленке. В целом процесс оказывается во многом аналогичным свободной конвекции однофазной жидкости около вертикальных поверхностей. В данном случае подъемная сила, определяющая движение пара в пленке, определяется разностью плотностей жидкости и пара g (р'—р"). Расчет теплоотдачи в этом случае может проводиться по формуле [53 ]

Физические свойства. пара в этой формуле следует выбирать по средней температуре пара. На рис. 4-19 приведено сравнение этой формулы с опытными данными по теплоотдаче при пленочном кипении различных жидкостей на поверхности вертикальных труб [7, 109].

На поверхности вертикальных пластин и труб интенсивность теплоотдачи, как показывают опытные данные, обычно оказывается более высокой, чем вычисленная по формуле Нуссельта (4-18). Это объясняется тем, что в действительности в этих условиях наблюдается волновое течение пленки конденсата1. П. Л. Капица [34] показал, что такой характер стекания ламинарной пленки жидкости является более устойчивым.

С учетом поправки ец на волновое течение расчетное соотношение для теплоотдачи при конденсации пара на поверхности вертикальных труб и плит имеет вид:

В 1955 г. М. И. Корнеевым [43, 178] опубликованы результаты исследования теплоотдачи при пузырьковом кипении магниевой амальгамы на внешней поверхности вертикальных и горизонтальных труб, погруженных в большой объем кипящей жидкости. Позднее аналогичная работа была выполнена Бониллой, Бушем, Сталь-дером [179].

Поверхность пленки конденсата на выступах выпуклая, а во впадинах — вогнутая. Вследствие этого согласно уравнению (1-2-8) при достаточно малой величине радиуса R силы поверхностного натяжения создают большой градиент давления, под действием которого конденсат, образовавшийся на выступе, стекает во впадину. На выступе остается пленка, обладающая минимальным термическим сопротивлением. Конденсат, скапливающийся во впадине, стекает вниз под действием силы тяжести. Для обеспечения стока конденсата профилировка поверхности вертикальных труб выполняется в виде продольных желобков и выступов, горизонтальных труб — в виде винтовой нарезки малого шага с плавно скругленным профилем.

К числу пленочных могут быть также отнесены длиннотруб-ные вертикальные испарители. Морская вода в них стекает по внутренней поверхности вертикальных трубок диаметром 51 мм, обогреваемых паром снаружи. Такие испарители нашли некоторое применение на береговых станциях по опреснению морской воды в США. Большая их высота и отсутствие решающих преимуществ перед обычными не позволяют рассчитывать на их использование в судовых условиях.

Теплоотдачу при естественной конвекции у поверхности вертикальной плиты можно определить по формуле (7-1):

8-1. На поверхности вертикальной трубы высотой Я=3 м происходит пленочная конденсация сухого насыщенного водяного пара. Давление пара р=2,5-105 Па. Температура поверхности трубы /с = = 123° С.

8-3. На поверхности вертикальной трубы высотой Я=2 м происходит пленочная конденсация сухого насыщенного водяного пара. Давление пара р=4 кПа. Температура поверхности трубы ^ = 25° С.

8-14. На наружной поверхности вертикальной трубы диаметром d=20 мм и высотой Я=2 м конденсируется сухой насыщенный водяной пар при давлении р=Ы05 Па (рис. 8-4). Температура поверхности трубы ^с = 94,5° С.

8-21. На наружной поверхности вертикальной трубы конденсируется сухой насыщенный водяной пар. Режим течения пленки конденсата по всей высоте тр^бы ламинарный.

на поверхности вертикальной трубы

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.

Лабораторная работа ТП-6. Теплоотдача при конденсации водяного пара на поверхности вертикальной трубы..........164

Переменность температуры поверхности вертикальной стенки не влияет на среднюю теплоотдачу, если коэффициент теплоотдачи вычисляется по уравнению w=q/At [Л. 100].

Если известна величина (/tAf)Hp, то всегда можно сказать, будет ли в данных условиях возникать турбулентный характер течения в пленке. Например, при конденсации водяного пара при атмосферном давлении на поверхности вертикальной трубы высотой А = 2 м при температурном напоре Д<=10°С величина (/гД7)Кр = 20 м-°С; это меньше, чем (ЛД?)Кр=44,6 м-°С. Следовательно, турбулентное течение в пленке возникать не должно. Однако при Д(=30°С на нижнем участке той же трубы должен возникать турбулентный режим течения, так как теперь ЛД< = 60 м-°С, что больше критического значения (hht)Kt.

Если известна величина (ЛД<)кр, то всегда можно сказать, будет ли в данных условиях возникать турбулентный характер течения в пленке. Например, при конденсации водяного пара при атмосферном давлении на поверхности вертикальной трубы высотой h = 2 м при температурном напоре Д? = 10°С величина (h&t)Kp = 20 м-°С; это меньше, чем (/гД<)кр = = 44,6 м-°С. Следовательно, турбулентное течение в пленке возникать не должно. Однако при Д< = 30°С на нижнем участке той же трубы должен возникать турбулентный режим течения, так как теперь h&t = 60 м-°С, что больше критического значения (ЛД<)кр.