19
.pdf
Центр дистанционного обучения
Теплоотдача при кипении описывается эмпирическим соотношениям. Ограничимся областью тепловых нагрузок, интересных для химической технологии (участок CD, диапазон q от 10 до 100 кВт/ м2). Эмпирические формулы удобно представить в виде степенных соотношений, причем В отражает свойства кипящей жидкости. Показатель степени n, по разным данным, колеблется чаще всего в пределах 0,6 — 0,75; наиболее часто встречается n = 0,7 — эта цифра принята для последующего анализа. Коэффициент
теплоотдачи для воды при пузырьковом кипении:
+кип ]^_ В^',a
В расчетном плане интенсивность теплоотдачи удобнее выражать в зависимости от
температурного напора b c). Поскольку, при конвекции, q = αΔt, то в случае кипения:
+кип В +кип b c) ',a +кип ]' b c),
Причем Во = B1/0,3 = B3,33 — коэффициент, отражающий, как и B, свойства кипящей жидкости.
11 online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Значения В и Во для каждой кипящей жидкости должны определяться экспериментально. При отсутствии опытных данных может быть предложен следующий прагматический путь их оценки. Детально изучают теплоотдачу к наиболее распространенному кипящему теплоносителю - воде и получают эмпирические формулы, позволяющие рассчитать искомые параметры для воды BВ и B'В· Затем проводят сравнительный эксперимент, изучая теплоотдачу к кипящим воде и интересующей нас жидкости при одинаковых тепловых нагрузках q (такой эксперимент достаточно прост). В результате получают относительный коэффициент теплоотдачи φ:
+кип |
В^',a |
B |
+кип в |
fghijk ≡ l BВ^',a BВ |
|
причем индекс "в" здесь и в последующих расчетных соотношениях относится к кипящей воде. Далее, очевидно:B lBВ
Поскольку практические расчеты удобнее вести на основе температурных напоров, то:
|
|
|
), |
|
|
|
|
, |
|
|
+кип |
|
|
|
В' b c |
|
В' |
|
B |
l , |
|
) |
|
|
||||||||
|
) |
|
||||||||
+кип в |
m4:n ghijk |
|
B'В b c , |
|
B'В |
|
BВ |
|
|
|
12 online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
|
|
|
), |
|
|
|
|
, |
|
|
+кип |
|
|
|
В' b c |
|
В' |
|
B |
l , |
|
) |
|
|
||||||||
|
) |
|
||||||||
+кип в |
m4:n ghijk |
|
B'В b c , |
|
B'В |
|
BВ |
|
|
|
Таким образом, при известных В' в и l нетрудно определить значение В' для рабочей жидкости:
В' B'Вl , и +кип B'Вl , b c),
Для определения величин В' в и φ предложены различные формулы. Наиболее распространенные из них приведены ниже.
В диапазоне давлений от 0,007 до 0,5 МПа (это практически охватывает нужды химической технологии) в зависимости от давления р (выражено в барах):
-при кипении восходящего потока воды в трубках теплообменных контуров
В' 46q',ra
13 online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Значения коэффициентов φ при кипении:
-индивидуальных веществ - в зависимости от значений критических давлений
l рркркр.в ',r
индивидуальных веществ (в отсутствие сведений о ркр) и их смесей
l |
Мв ',7a |
в |
','v |
органические растворы |
М в |
u |
|
где М - молярная масса, р - плотность жидкости, µ - ее динамическая вязкость.
Мв |
{в ', |
р |
', |
водные растворы солей |
l М |
{ |
р| |
|
{ - кинематическая вязкость жидкости, p- давление, при котором кипит
раствор, ps-давление паров растворителя при температуре кипения раствора
В формулах для l физические свойства воды и кипящих жидкостей берутся при их температурах кипения под атмосферным давлением.
14 online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к не кипящей жидкости
1 + → +конд |
|
• |
|
|
|
^ +конд |
€ b |
€ b |
• € b /7 |
||
€ b /7 |
|||||
$ст |
|
|
|
||
^ ст b b |
|
|
|
||
^ + b |
c |
|
|
|
|
15 online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к не кипящей жидкости
1 + → +конд |
|
• |
|
|
|
^ +конд |
€ b |
€ b |
• € b /7 |
||
€ b /7 |
|||||
$ст |
|
|
|
||
^ ст b b |
|
|
|
||
^ + b |
c |
|
|
|
|
€ b |
^ 7 |
|
|
|
|
• |
|
|
|
||
|
ст |
|
|
|
|
b b ^ $ст |
|
|
|
||
b c |
^ |
|
|
|
|
+ |
|
|
|
||
16 online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к не кипящей жидкости
1 + → +конд |
|
|
|
|
|
• |
|
|
|
^ +конд |
€ b |
|
|
€ b |
• € b /7 |
||||
€ b /7 |
|||||||||
$ст |
|
|
|
|
|
|
|||
^ ст b b |
|
|
|
|
|
|
|||
^ + b |
c |
|
|
|
|
|
|
||
€ b |
^ 7 |
|
|
|
|
|
|
||
• |
|
|
|
|
|
|
|||
b b ^ |
ст |
|
|
|
|
|
|
||
$ст |
|
|
|
|
|
|
|||
b c |
^ |
|
|
|
|
|
|
|
|
+ |
|
|
ст |
^ |
|
|
|||
^ |
7/ |
|
|
|
|||||
€ c • |
|
^ $ст |
+ |
|
|
||||
17 online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к не кипящей жидкости
|
€ c |
^ |
7 |
ст |
|
|
^ |
|
|
|
|
|
• |
|
^ $ст |
|
|
|
|
|
|
||
Так как q=k(T-t), то |
|
+ |
|
|
|
|
|||||
ƒ7/ € c 7/ |
|
|
|
ст |
1 |
|
1 |
||||
|
|
|
|
|
|||||||
€ c |
•7/ |
ƒ € c $ст |
|
|
„ · |
|
|||||
+ |
€ c ƒ |
||||||||||
И после деления на € c ƒ обеих частей равенства, с учетом € c ∆, получим:
1 |
|
ƒ / ∆ / |
ст |
1 |
|
|
|
|
|
|
ƒ |
|
•7/ |
$ст |
|
|
полное термическое сопротивление. |
||||
+ |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
ƒ / ∆ / |
ст |
1 : |
||
|
|
|
ƒ |
•7/ |
$ст |
|
|
|
||
|
|
|
+ |
|
||||||
18 online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к не кипящей жидкости
|
€ c |
^ |
7 |
ст |
|
|
^ |
|
|
|
|
|
• |
|
^ $ст |
|
|
|
|
|
|
||
Так как q=k(T-t), то |
|
+ |
|
|
|
|
|||||
ƒ7/ € c 7/ |
|
|
|
ст |
1 |
|
1 |
||||
|
|
|
|
|
|||||||
€ c |
•7/ |
ƒ € c $ст |
|
|
„ · |
|
|||||
+ |
€ c ƒ |
||||||||||
И после деления на € c ƒ обеих частей равенства, с учетом € c ∆, получим:
1 |
|
ƒ / ∆ / |
ст |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
ƒ |
|
•7/ |
$ст |
|
|
полное термическое сопротивление. |
|||||
+ |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
ƒ / ∆ / |
ст |
1 : |
|||
|
|
|
ƒ |
•7/ |
$ст |
|
|
||||
Очевидно, что |
+ |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+конд |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
ƒ |
|
|
||
19 online.mirea.ru
Центр дистанционного обучения
Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося пара к не кипящей жидкости
ƒ ƒ / ∆ / ст 1 :
•7/ $ст +
Очевидно, что
•7
+конд
ƒ
При конденсации пара на пучке горизонтальных труб надо учесть коэффициент рядности ε:
•7
+конд ε
ƒ
20 online.mirea.ru