1.7 Теплообмен при конденсации чистого пара

Основные представления о процессе конденсации. Теплоотдача при пленочной конденсации на вертикальной поверхности. Уравнение для определения коэффициента теплоотдачи. Влияние различных факторов на теплоотдачу. Теплоотдача при конденсации пара в трубах. Уравнения для определения коэффициентов теплоотдачи для вертикальных и горизонтальных труб. Теплоотдача при капельной конденсации пара.

Методические_указания:

При изучении раздела прежде всего следует уяснить особенности протекания процессов конденсации в различных условиях: в объеме или на поверхности, пленочную или капельную, при неподвижном или движущемся паре. При пленочной конденсации имеют место ламинарный и смешанный, т.е. ламинарный в совокупности с турбулентным режимы движения пленки. При капельной конденсации различают режимы с малым и большим температурным напорами.

Следует обратить внимание на особенность интерпритации числа Рейнольдса для пленки конденсата, т.к. оно становится определенным числом подобия в связи с тем, что оно содержит в себе искомую величину – коэффициент теплоотдачи. Это потребовало введение новых определяющих критериев

Необходимо проанализировать решение Нуссельта для определения толщины пленки конденсата и коэффициента теплоотдачи при ее течении на вертикальной поверхности и горизонтальной трубе, которое несмотря на принятые упрощения, достаточно правильно отражает основные закономерности процесса конденсации. При расчете коэффициентов теплоотдачи учитывая поправки на зависимость кинематического коэффициента вязкости и коэффициента теплопроводности конденсата от температуры, на влияние волнового характера течения пленки. Обратить внимание на существенное снижение интенсивности теплообмена при наличии в паре неконденсирующихся газов ( в частности, воздуха). Следует разобраться в особенностях процесса конденсации пара внутри труб и на поверхности горизонтальных одиночных труб и пучков труб.

Изучение подраздела завершается рассмотрением процессов капельной конденсации и определением коэффициента теплоотдачи в зависимости от давления пара и температурного напора с помощью приведенной в [1,2] диаграммы.

Литература: [1], [2].

Вопросы_для_самопроверки:

1. Почему коэффициент теплоотдачи при конденсации пара снижается при увеличении толщины пленки?

2. Какие допущения принял Нуссельт при решении задачи определения коэффициента теплоотдачи при конденсации пара?

3. Как учитывается изменение теплофизических свойств конденсата при определении коэффициента теплоотдачи?

4. С какими явлениями связано увеличение коэффициента теплоотдачи при наличии волнового характера ее движения?

5. При каком значении числа Рейнольдса волновое течение пленки конденсата отсутствует?

6. Входит ли в состав числа Рейнольдса для пленки конденсата коэффициент теплоотдачи при конденсации?

7. Зависит ли коэффициент теплоотдачи при ламинарном режиме конденсации от температурного напора?

Контрольные задания

ПО КУРСУ «ТЕПЛОМАССООБМЕН»

Методические указания

К выполнению задания и решению задач следует приступать только после изучения данного раздела курса. Только целенаправленное решение задач принесет пользу и поможет закреплению знаний. Перед выполнением контрольной работы рекомендуется ознакомиться с алгоритмом решения аналогичных задач по учебной литературе.

Номер варианта контрольной работы совпадает с порядковым номером студента в журнале.

Контрольное задание состоит из теоретической и практической частей.

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 1

Практическая часть

Студенты должны решить задачу 1, задачу 2, задачу 3, задачу 4 номера вариантов которых приведены в таблице 1, таблице 2, таблице 3 и таблице 4.

Задача 1

На наружной поверхности корпуса бака, представляющего собой плоскую металлическую стенку, поддерживается постоянной температура . Для уменьшения тепловых потерь корпус снаружи покрывается слоем диатомитового кирпича толщиной , а затем слоем изоляции.

Определить минимальную толщину слоя изоляции , при которой температура на наружной поверхности этого слоя не превышала бы. Температуру окружающего воздуха принять равной, а коэффициент теплоотдачи от изоляции к воздуху. Определить также температуру в зоне контакта кирпичной кладки и изоляциии плотность теплового потока, проходящего через изолированную стенку бака.

Исходные данные к задаче 1 приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные для решения задачи 1

Вариант	Материал изоляции	,	,	, м	Подвариант	,	,	,
01	Стекловата	0,050	320	0,12	а	40	6	21
02	Шлаковата	0,109	340	0,14	б	42	8	22
03	Асбест	0,210	360	0,16	в	44	12	23
04	Асбозурит	0,226	380	0,18	г	46	15	24
05	Стекловата	0,059	400	0,20	д	48	14	25
06	Шлаковата	0,121	420	0,22	е	50	13	24
07	Асбест	0,214	440	0,24	ж	52	12	23
08	Асбозурит	0,240	460	0,24	з	54	11	22
09	Зонолит	0,153	480	0,28	и	56	10	21
10	Совелит	0,174	500	0,30	к	58	9	20

Методические указания к решению задачи 1

При решении задачи считать контакт между слоями кладки и изоляции идеальным. Для определения коэффициента теплопроводности диатомитового кирпича необходимо воспользоваться формулой:

,

где –средняя температура слоя кирпичной кладки.

При этом необходимо находить методом последовательных приближений. Так как температура на границе слоев кладки и изоляциинеизвестна, то ею необходимо задаться, например, в первом приближениии, определив, осуществить проверку правильности принятия значения температурыпо формуле:

.

Если найденное значение отличается более, чем на 5 % от принятого, то осуществляется следующее приближение и т.д.