Контрольные вопросы и задания

1. Поясните, как должны изменяться каждая из микрохарактеристик процесса кипения (увеличиваться или уменьшаться) при увеличении теплоотдачи.

2. Рассчитайте критическую плотность теплового потока и соответствующие ей коэффициент теплоотдачи (_кр) и температурный напор (t_кр) для воды, кипящей при атмосферном давлении в большом объеме.

3. Проанализируйте тенденцию изменения коэффициента теплоотдачи в процессах конвективного теплообмена, пузырькового кипения, перехода к пленочному кипению, пленочного кипения.

4. Какие условия необходимы для процесса конденсации?

5. При конденсации пара на вертикальных трубах устанавливают конические поверхности для отвода конденсата. Что это дает?

6. В связи с тем, что интенсивность теплообмена при конденсации на трубах определяется термическим сопротивлением пленки конденсата, важное значение для получения высоких коэффициентов теплоотдачи имеет расположение труб в конденсаторе (вертикальное, горизонтальное). Какое расположение предпочтительно и почему?

7. На какой поверхности при конденсации пара Вы ожидаете бόльший коэффициент теплоотдачи: на гладкой или шероховатой? И почему?

8. Подставьте размерность всех величин в числа подобия Re_s и Z_s и убедитесь, что они безразмерны.

9. Как влияет при конденсации пара перепад температур t=t_s-t_c на коэффициент теплоотдачи, на плотность теплового потока q? Проанализируйте на примере пленочной конденсации неподвижного сухого насыщенного пара на горизонтальной трубе.

Примеры решения задач

Задача № 1. Определить коэффициент теплоотдачи () и температуру поверхности (t_c) при кипении воды, если давление воды р=23 бар, а поверхностная плотность теплового потока q=910⁴ Вт/м².

Решение

Для расчета коэффициента теплоотдачи воспользуемся уравнением (8.4)

По давлению р=23 бар из табл. 7 приложения находим температуру насыщения t_s=219,6^оС и рассчитываем температуру поверхности нагрева

Задание. Решите задачу, воспользовавшись уравнением (8.5), определите отклонение полученных результатов в %, сделайте выводы.

Задача № 2. На наружной поверхности вертикальной трубы диаметром d=20мм и высотой h=2м конденсируется сухой насыщенный водяной пар при давлении р=1бар.Температура поверхности t_с=94,5^оС. Определить средний коэффициент теплоотдачи от пара к трубе и количество пара, которое сконденсируется на поверхности трубы за 1 час.

Решение

По давлению р=1бар из табл. 7 приложения находим температуру насыщения t_s=99,6^оС, а из табл.8 при t=100^оС (99,6^о100^оС):

ж =958 кг/м3 , ж=0,68 Вт/мК, vж =0,29110-6 м2 /с, Prж s=1,73;

при t_с=94,5; Pr_{ж с}=1,845.

Теплоту парообразования берем из табл.9 приложения, при t=100^оС r=2257,2 кДж/кг.

Рассчитываем

.

Режим течения пленки ламинарно-волновой, тогда

.

Коэффициент теплоотдачи

Количество пара, которое конденсируется на поверхности трубы за 1с

за 1 час

Задание. Рассчитайте, как изменится  и G, кг/ч, если труба будет горизонтальной? Сделайте практические выводы.