17 Виды конденсации. Теплоотдача при плёночной конденсации пара

Конденсация- это переход пара в жидкость.

Конденсация будет иметь место когда

Два вида конденсации:

Если конденсат смачивает поверхность то это плёночная конденсация, пар отделён от поверхности плёнкой.

Если не смачивает то капельная, при капельной пар контактирует с поверхностью.

Коэффициент теплоотдачи в капельной больше

Рассмотрим плёночную конденсацию:

На поверхности может быть скачёк температур

Всё сопротивление теплоотдачи представляет собой плёнку

; ;

Переход в турбулентный

Для нашей практики это происходит на высоте 3-5 м

Возникает волновое течение это несколько увеличивает теплоотдачу

Коэффициент теплоотдачи:

Ч ем толще плёнка конденсации тем меньше коэф- ент теплооьдачи

получил теоретическое решение. При этом он учёл силы тяжести и вязкости плёнки и что через плёнку теплота проходит только теплопроводностью и получил ф-лу

Влияние волн учитываем так

В среднем по параметрам если принять

А для горизонтальных труб

Перегретый пар

Эффекты: Ориентация поверхности; Наличие растворимых газов; Скорость

18 Кипение – процесс перехода жидкости в пар, нагретой до температуры насыщения, с возникновением границ разделения фаз в объеме жидкости. Происходит только при постоянном подводе теплоты, т.е. температура стенки выше температуры насыщения кипящей жидкости. Различают пузырьковое и пленочное кипение. При пузырьковом кипении пузырьки пара возникают в центрах парообразования, растут и выступают на поверхности жидкости. При высоких значениях температурного напора пузырьков гораздо больше и они сливаются в пленку пара. При таком кипении жидкость отделена пленкой пара, поэтому коэффициент теплоотдачи значительно меньше.

– первый критический тепловой поток

(для воды )

– второй критический тепловой поток

Зона 1 – свободная конвекция

Зона 2 – неразвитое пузырьковое кипение

Зона 3 – развитое пузырьковое кипение

Зона 4 – переходный режим (возникает пленка)

Зона 5 – пленочный режим

Кривая кипения представляет собой гистерезис, т.к. увеличение и уменьшение теплового потока проходят по разным кривым.

19 На поверхности в центрах парообразования возникают пузырьки пара, которые начинают расти при так называемом критическом диаметре (1÷6 микрон при давлении 1 атм). Чем больше значение температурного напора (разность температур стенки и насыщения). Пузырьки отрываются от поверхности при некотором значении диаметра – (для воды при давлении 1 атм – несколько миллиметров). Оторвавшись, пузырек поднимается и растет (в него испаряется жидкость).

С увеличением температурного напора коэффициент теплоотдачи очень сильно растет засчет турбулизации процесса кипения.

Для воды коэффициент теплоотдачи находится согласно уравнению

;

Для аммиака;

2 0. I — область подогрева (экономайзерный участок, до сечения трубы, где Т_c=Т_н); II — область кипения (испарительный участок, от сечения, где Т_c=Т_н, h_ж<h_н, до сечения, где Т_c>Т_н, h_см стремиться к h_п); III — область подсыхания влажного пара. Структура потока при кипении жидкости внутри вертикальной трубы, t_с и t_ж - температуры стенки и жидкости. 1 - однофазная жидкость; 2 - поверхностное кипение; 3 - эмульсионный режим; 4 - пробковый режим; 5 - стержневой режим; 6 - влажный пар

Испарительный участок включает в себя области с поверхностным кипением и объемным кипением насыщенной жидкости. Участок трубы с объемным кипением насыщенной жидкости включает в себя области эмульсионного 3, пробкового 4 и стержневого 5 режимов течения (последний называют еще кольцевым режимом в связи с образованием на стенке трубы слоя жидкости). В эмульсионном режиме двухфазный поток состоит из жидкости и равномерно распределенных в ней мелких пузырьков. С дальнейшим увеличением паросодержаиия некоторые из них сливаются, образуя крупные пузыри-пробки, соизмеримые с диаметром трубы. При пробковом режиме пар движется в виде отдельных крупных пузырей-пробок, разделенных прослойками парожидкостной эмульсии; с увеличением паросодержаиия происходит слияние уже крупных пузырей и образование так называемой стержневой структуры потока, при которой в ядре потока сплошной массой движется влажный пар, а у стенки трубы — тонкий кольцевой слой жидкости. Толщина этого слоя постепенно уменьшается по мере испарения; после полного испарения жидкости эта область переходит в область подсыхания 6. Область подсыхания (дисперсный режим) наблюдается лишь в длинных трубах. Увеличение скорости циркуляции при заданных q_c, длине трубы и температуре на входе приводит к уменьшению участка с развитым кипением и увеличению длины экономайзерного участка; с увеличением q_с при заданной скорости, наоборот, длина участка с развитым кипением увеличивается, а длина экономайзерного участка уменьшается.

Зависимость коэффициента теплоотдачи от параметра x При h_см=h_н параметр х формально равен нулю, однако в действительности в ядре потока жидкость еще недогрета, тогда как около поверхности при больших тепловых нагрузках имеется кипящий граничный слой. При входе в канал недогретой жидкости величина x=(h_см—h_н)/r совпадает с расходным паросодержанием только для удаленных от входа сечений, где х>0, т. е. в зоне, где вся жидкость достигла температуры насыщения.