Влияние взаимного направления движения теплоносителей на среднюю движущую силу процесса. В каких случаях средняя движущая сила не зависит от взаимного направления потоков?
Средняя движущая сила теплопередачи ( )— это величина, характеризующая разность температур между теплоносителями в теплообменнике. Она рассчитывается при изменении фазового состояния теплоносителей по формуле:
где
— большая разность температур между
теплоносителями,
— разность температур между
теплоносителями.
При изменении фазового состояния (например, конденсация или испарение), температура одного из теплоносителей остаётся постоянной из-за фазового перехода. В таком случае формула упрощается
ΔТф.п.—
температура фазового перехода
теплоносителя (например, температура
кипения или конденсации),
и
— температуры второго теплоносителя
на входе и выходе.
Влияние взаимного направления движения теплоносителей:
Прямоточное движение. Теплоносители движутся в одном направлении, температурные разности
и
изменяются неравномерно. В этом случае
средняя движущая сила меньше, чем при
противотоке.Противоточное движение. Теплоносители движутся навстречу друг другу. Разность температур остаётся более равномерной по длине теплообменника, и средняя движущая сила больше. Это обеспечивает более эффективную теплопередачу.
Поперечное течение. Если движение теплоносителей перпендикулярно, средняя движущая сила рассчитывается как промежуточное значение между прямотоком и противотоком. Эффективность теплопередачи зависит от соотношения скоростей теплоносителей.
Направление движения не оказывает влияния, если:
Один из теплоносителей изменяет фазовое состояние (например, кипение или конденсация), а температура другого изменяется незначительно.
В этом случае
(например, конденсация пара на охлаждаемой
стенке — температура пара постоянна,
направление движения жидкости-охладителя
не влияет.
Итого
Влияет: в случае, если оба теплоносителя имеют изменяющиеся температуры.
Не влияет: при фазовом переходе одного из теплоносителей, когда его температура остаётся постоянной.
Определение температуры стенок теплообменных аппаратов. Для каких целей требуется знать температуры стенок в ходе расчета теплообменных аппаратов?
Количество тепла, отдаваемое горячим теплоносителем:
Количество тепла, отдаваемое холодным теплоносителем:
Тогда
и
.
Следовательно:
В ряде случаем определение коэффициент теплоотдачи невозможно без знаний температуры более нагретой поверхности. Температуру стенки находят методом последовательного приближения.
Теплоотдача при конденсации (описание процесса). Что такое пленочная и капельная конденсация? От каких параметров зависит коэффициент теплоотдачи при конденсации.
Теплоотдача при конденсации насыщенных паров – это сложное явление одновременного переноса теплоты и массы. При конденсации насыщенного пара на охлаждаемой поверхности молекулы пара не только переносятся к охлаждаемой стенке вихрями турбулентного потока, но и создают еще собственное поступательное движение к стенке. Образовавшийся конденсат стекает по стенке, а к стенке подходит свежий пар. Чем холоднее стенка, тем интенсивнее конденсация.
На хорошо смачиваемых поверхностях капли конденсата, сливаясь друг с другом, образуют жидкую пленку, которая под действием сил тяжести стекает вниз. Такую конденсацию пара называют пленочной.
На плохо смачиваемой поверхности капли конденсата быстро стекают по поверхности стенки, не образую пленки. Это капельная конденсация.
Обобщенное уравнение для определения коэффициента теплоотдачи от конденсирующихся паров:
;
;
;
Коэффициент теплоотдачи зависит от большого числа различных факторов:
а) физических свойств жидкости;
б) скорости движения жидкости;
в) формы, размеров и ориентации в пространстве поверхности теплообмена;
г) величины температурного напора и т.п.
Тогда коэффициент теплоотдачи при конденсации пара равен:
