Расчет коэффициентов теплоотдачи

Выбор уравнений для уточненного расчета коэффициентов теплоотдачи зависит от характера теплообмена (без изменения агрегатного состояния, кипение или конденсации), от вида выбранной поверхности теплообмена (плоской, трубчатой), от типа конструкции (кожухотрубчатый теплообменник, змеевик, рубашка и др.), от режима движения теплоносителя (турбулентный, промежуточный или ламинарный) [2]. В общем виде критериальная зависимость для определения коэффициентов теплоотдачи имеет вид:

где:

– критерий Нуссельта;

– критерий Грасгофа;

– критерий Прандтля;

– критерий Рейнольдса.

Здесь β – коэффициент объемного расширения, К^-1

d – диаметр аппарата, м;

l – геометрический параметр аппарата, м;

c, λ, μ – удельная теплоемкость, коэффициент теплопроводности, динамическая вязкость (Дж/кг°К, Вт/м°К, Па·с, м²/с);

v – скорость потока, м/с;

ρ – плотность конденсата, кг/м³;

g – ускорение свободного падения;

Δt – разность температур стенки аппарата и среды, °К.

Во многие расчетные формулы для определения коэффициента теплоотдачи в явном или неявном виде входят температуры стенок элементов аппаратов (труб, наружной поверхности, поверхности изоляции).

Таким образом, в общем виде выражения для расчета коэффициентов теплоотдачи можно записать в следующем виде:

Ниже приводятся выражения для расчета коэффициентов теплоотдачи, используемые в системе.

Вопрос 21 Расчет поверхностных конденсаторов паров.

Конденсаторы

Будем рассматривать только конструкции поверхностных конденсаторов. Наиболее распространенные типы конденсаторов - это трубчатые (кожухотрубные) аппараты с вертикальным или горизонтальным расположением пучка труб. При этом конденсация пара может происходить или на наружной поверхности труб, как это имеет место в конденсаторах мощных энергетических установок, или внутри труб (конденсаторы бытовых холодильников, сетевые подогреватели высокого давления и т.п.).

Вопрос 22 Теплопередача при переменных температурах теплоносителей. Нету

Вопрос 23 Влияние перемешивания на среднюю движущую силу процесса теплообмена.

Средняя движущая сила процессов массопередачи.

Как и в теплопередаче, движение потоков в процессах массообмена может происходить при противотоке, прямотоке и перекрестном токе фаз. Кроме того, возможны другие, весьма разнообразные виды взаимного направления движения фаз, связанные с перемешиванием и распределением потоков.

Независимо от взаимного направления движения фаз контакт их можно осуществить непрерывно или ступенчато.

При ступенчатом контакте апп. состоит из нескольких секций, соединенных м/у собой тем или иным способом, причем в каждой секции возможен любой из указанных выше видов взаимного направления движения фаз. К апп. со ступенчатым контактом относятся тарельчатые колонны.

От взаимного направления движения фаз и вида их контакта зависит величина движущей силы процессов массопередачи. Обычно концентрация фаз изменяются при их движении вдоль поверхности раздела. Поэтому в общее уравнение массопередачи входит величинасредней движущей силы.

Выражение средней движущей силы зависит от того, явл. ли линия равновесия (при прочих равных условиях) кривой или прямой.

Определение числа единиц переноса.

ЧЕП выражаются интегралами, которые не могут быть решены аналитически, т.к. вид функции у* = f(x) или х* = φ(у) в каждом конкретном случае различен. В связи с этим ЧЕП n_ох и n_оу определяют методам графического интегрирования.

  ЧЕП м/б найдено более простым графическим методом, если равновесная линия на всех участках, соответствующих одной единице переноса, является прямой или имеет малую кривизну, а рабочая линия прямая.

Влияние перемешивания на среднюю движушую силу.

При выводе уравнений для расчета средней движущей силы предполагалось, что потоки фаз равномерно распределены по поперечному сечению апп., перемешивание отсутствует и все частицы каждой фазы движутся с одинаковыми скоростями. При этом концентрации фаз постоянны по поперечному сечению апп. и изменяются только по его высоте. Как известно, такое движение представляет собой поршневой поток, или поток с идеальным вытеснением. При движении каждой из фаз в режиме идеального вытеснения градиент концентраций явл. наибольшим и ср. движущаяся сила процесса массопередачи – максимальной.

Физическая картина движения потоков в массообменных апп., как правило, значительно сложнее вследствие перемешивания. В этих апп. перемешивание вдоль оси потока обусловлено турбулентной диффузией и разными другими причинами. К числу их относятся увлечение одной из фаз некоторой части другой фазы, движущейся противотоком к первой (например, захват брызг жидкости поднимающимися пузырьками газа или пара при барботаже), различие скоростей по поперечному сечению потока, приводящее к байпасированию части потока (в результате каналообразования), образования застойных зон и т.д.

В апп. ступенчатого типа (тарельчатых колоннах), обратное перемешивание возникает, в частности, вследствие брызгоуноса, при котором брызги увлекаются газом (или паром) в направлении, противоположном движению основной массы жидкости.

Влияние перемешивания на изменение концентраций по высоте (длине)Н массообменного апп. с непрерывным контактом фаз

Обратное перемешивание, уменьшая ср. дв. Силу, тем самым, при прочих равных условиях, снижает эффективность массобмена,характеризуемую кол-ом в-ва, переходящего в единицу времени из фазы в фазу. Это снижение эквивалентно уменьшению ЧЕП в аппарате.