70. Критериальные зависимости для описания теплообмена при плёночной конденсации паров

В этом случае под действием силы тяжести пленка стекает вниз и при этом утолщается.

При конденсации пара на поверхности жидкой пленки выделяется теплота парообразования, которая передается через нее к холодной поверхности и затем через твердую стенку к охлаждающей среде. для расчета плотности теплового потока через пленку конденсата:

где - искомый коэффициент теплоотдачи при конденсации; - температура поверхности, на которой движется пленка конденсата; _f – коэффициент теплопроводности конденсата; - толщина пленки конденсата в произвольном сечении. На основании (3.25) получаем возможность рассчитать локальный (местный) коэффициент теплоотдачи в процессе конденсации по формуле. Таким образом, возникает вопрос о нахождении величины  в каждом поперечном сечении стекающей пленки. Впервые эту задачу поставил и решил В. Нуссельт в следующих упрощающих предположениях:

1. пар у холодной поверхности тела неподвижен;

2. пар у холодной поверхности тела является сухим насыщенным;

3. пленка конденсата стекает под действием взаимно уравновешивающихся силы тяжести и силы вязкостного трения;

4. инерционные силы малы, и течение пленки является ламинарным.

71.Теплообмен при волнообразовании и при турбулизации течения плёнки конденсата

При конденсации пара на горизонтальной цилиндрической трубе имеет место ламинарное течение пленки конденсата.

Для вертикально расположенных плиты или трубы их высота может оказаться достаточно большой и, начиная с некоторого сечения, пленка становится настолько толстой, что она теряет устойчивость и на ее поверхности появляются волны. При еще большей протяженности вертикальной плиты или трубы волновое течение пленки может перейти в турбулентное.

Периодическое ламинарно-волновое течение пленки начинается в таком ее поперечном сечении, для которого критерий Рейнольдса, «построенный» по средней скорости течения и толщине пленки , становится больше так называемого волнового критерия Рейнольдса.

Переход течения пленки конденсата из ламинарно-волнового в турбулентное имеет место при

72.Влияние неконденсирующихся газов и факторов эксплуатации конденсаторов паровых турбин на теплообмен при конденсации

Как правило процесс конденсации происходит так: внутри горизонтально расположенных труб движется охлаждающая вода, а в межтрубном пространстве конденсируется пар, который расширился в турбине.

Однако в реальных условиях факторы влияющие на теплообмен это: во первых, конденсация происходит не в одной, а в пучке труб, и поэтому стекающий конденсат и утолщает пленку, и турбулизирует ее. Во вторых, пар поступает влажным на конденсацию, поэтому в паровое простр-во конд-ра вносится часть жидкости, выпадающей на его трубы. В третьих пар поступает с большими скоростями в межтрубное пр-во, и это возмущает пленку. В четвертых давление на выходе из паровой турбины низкое, а снаружи высокое, и воздух через неплотности подсасывается в паровое простр-во и давление там повышается.

73.Проблема Стефана . Впервые проблема плавления или затвердевания вещества была сформулирована австрийским физиком Стефаном. Для решения проблемы Стефана проводят эксперимент:жидкость, находящуюся в сосуде, некоторое время охлаждают, а затем открывают заслонку, установленную на его днище.

Если все содержимое из сосуда выливается, то это означает, что имеет место объемный процесс затвердевания. В противном случае, если выливается только центральная часть содержимого в сосуде, то имеет место процесс затвердевания с наличием границы раздела твердой и жидкой фаз. Математическую формулировку проблемы Стефана дадим на примере затвердевания однослойной первоначально жидкой пластины, на левой плоскости (х=0) которой отводится тепло, а правая плоскость (х=) теплоизолирована (рис. 3.11). К началу процесса замораживания жидкости уже имеется твердая корочка толщиной .

При решении проблемы Стефана нужно определить температурное состояние старой и новой фаз, а также местоположение границы их раздела х= во времени. Математическую модель двухфазной однофронтовой проблемы Стефана содержит в себе: уравнения нестационарной теплопроводности для новой и старой фаз; описания начального распределения т-ры в них и задания начального значения толщины новой фазы; описание тепловых условий на границе раздела фаз. Граничных условий на левой плоскости, т. е. при х=0, и на правой плоскости, т.е. при х=: граничные условия второго рода в виде: ,

. Аналитическое решение проблемы Стефана встречает математические трудности, и оно известно лишь для случая, когда имеет место плавление или затвердевание так называемого полупространства, т. е. когда . При этом полагают, что к началу процесса отсутствует новая фаза , температура вначале везде равна , на ограничивающей поверхности при х=0 задана температура