Теплоотдача при вынужденном движении жидкостей

Интенсивность теплоотдачи при вынужденном движении жидкостей зависит в первую очередь от характера движения. В условиях установившегося турбулентного движения (Re >10 000) теплоотдача зависит практически только от характера движения и свойств жидкости; наиболее точные результаты для этого случая теплоотдачи дает зависимость

. (24)

В условиях ламинарного движения (Re < 2300) теплоотдача определяется как вынужденным, так и свободным движением жидкости. Для расчета теплоотдачи при ламинарном движении наиболее точной является формула

(25)

Теплоотдача при изменении агрегатного состояния среды

Часто в процессе теплообмена нагреваемые или охлаждаемые материалы изменяют агрегатное состояние: испаряются, конденсируются, плавятся или кристаллизуются. Особенности таких процессов теплообмена заключаются в том, что тепло подводится к материалам или отводится от них при постоянной температуре и распространяется не в одной, а в двух фазах.

Из различных случаев теплоотдачи при изменении агрегатного состояния наибольшее значение для процессов химической технологии имеют теплоотдача при конденсации паров и теплоотдача при кипении жидкостей.

Конденсация пар конденсат

Кипение жидкость пар

Теплоотдача при конденсации пара

Конденсация пара применяется для обогрева различных технологических аппаратов. Широкое применения пара определяется следующими достоинствами:

1. обеспечивается постоянная температура обогрева (t_конд);

2. простота и точность регулирования температуры обогрева (изменением давления);

3. высокая интенсивность теплообмена (α_п= 10000-15000 Вт/(м² град);

4 большое количество тепла, выделяемое при конденсации 1 кг пара;

5. водяной пар дешевый, доступный, негорючий, нетоксичный, невзрывоопасный, транспортабельный.

В иды конденсации

Пленочная Конденсат смачивает поверхность и образует сплошную пленку.	Капельная Конденсат не смачивает поверхность и скатывается в виде отдельных капель (например ртуть на стальной стенке).
Режим движения пленки – ламинарный. Тепло передается через пленку теплопроводностью. В ней сосредоточено основное термическое сопротивление переноса тепла от пара к стенке.	Пар непосредственно взаимодействует с поверхностью.

Главной трудностью при расчете конвективного теплообмена как я уже говорил является определение коэффициента теплоотдачи. Для его расчетов используют критериальные уравнения. В частности.

Уравнение Нуссельта: (пленочная конденсация, неподвижный пар, ламинарный режим)

где c и H – константы зависящие от расположения поверхности и ее формы;

γ, λ, μ – удельный вес, удельная теплопроводность, вязкость пленки конденсата (при Т_конд.);

r – удельная теплота конденсации зависит от давления пара, Дж/кг;

Δt = Т_конд. – t_пара (разность температур между температурой конденсации пара и температурой пара).

Коэффициент теплоотдачи пара зависит:

1. От наличия неконденсирующихся примесей (N₂, О₂ и др.). т.к. λ_г<<λ_ж

(Образовавшаяся газообразная пленка представляет собой дополнительное термическое сопротивление. 1% примесей приводит к уменьшению α_п на 60%. Для избежания этого периодически аппарат продувают).

2. От расположения и размера поверхности

пар

1) 2)

α₁ < α₂

3. От направления движения пара

4. Длина трубы .

5. От скорости пара (но здесь необходимо учитывать пункт 3)

6. От состояния поверхности теплопередачи (т.к. толщина пленки больше).