5 Теплоотдача при пленочной конденсации чистого пара

5.1 Конденсация неподвижного пара

При ламинарном течении пленки конденсата в условиях Z<2300; и Pr средний по высоте коэффициент теплоотдачи для вертикальной поверхности высотой Н определяется формулой

; (5.1)

приведенная длина

(5.2)

здесь - поправка на переменность физических свойств конденсата; λ_с и μ_с - теплопроводность и динамическая вязкость конденсата, определяются по средней температуре стенки; λ, μ, v, ρ, с_р - соответственно теплопроводность, динамическая и кинематическая вязкости, плотность и массовая теплоемкость конденсата, определяются по температуре насыщения t_s; плотность насыщенного пара и теплота парообразования при t_s; g - ускорение свободного падения.

Для случая конденсации водяного пара формулы (5.1) и (5.2) могут быть преобразованы для удобства пользования:

(5.3)

(5.4)

где D и А выбираются из таблиц приложения по t_s.

Средний по окружности горизонтальной трубы коэффициент теплоотдачи (труба с наружным диаметром d, ламинарный режим - Z<3900)

(5.5)

Обозначения те же, что для формулы (8.1). Формула (8.5) применяется при <20[σ/(ρg)]^0,5, где σ - коэффициент поверхностного натяжения.

Для случая конденсации водяного пара формула (8.5) может быть преобразована:

(5.6)

где М выбирается из таблиц приложения по t_s.

При Z>2300 на вертикальных поверхностях наблюдается комбинированное течение пленки конденсата: на начальном участке - ламинарное течение, а далее — турбулентное. Переход ламинарного режима в турбулентный происходит на высоте H_кр от верхней кромки стекающей конденсатной пленки

(5.7)

Для случая конденсации водяного пара формула (5.7) может быть преобразована:

(5.8)

где А выбирается из таблиц приложения по .

При комбинированном течении пленки конденсата на вертикальной поверхности средний по высоте Н коэффициент теплоотдачи

, (5.9)

где Pr_s, Pr_c - значения чисел Прандтля для конденсата, определяются соответственно по температурам . Если обозначить , то для расчета конденсации водяного пара Е можно выбрать из таблиц приложения по .

Если конденсируется перегретый пар, то коэффициент теплоотдачи приближенно можно определить по вышеприведенным формулам с заменой теплоты парообразования r величиной где с_рп и t_п - соответственно изобарная теплоемкость и температура перегретого пара.

Если конденсируется влажный пар со степенью сухости х, то в формулы (5.1) - (5.9) вместо r подставляется хr.

Количество пара G, кг/с, конденсирующегося на поверхности Р, м², трубы, находится из формулы теплового баланса

(5.10)

Толщина пленки конденсата δ_х и местный коэффициент теплоотдачи α_х на расстоянии х от верхнего конца вертикальной поверхности при ламинарном режиме течения конденсата определяются по формулам

(5.11)

(5.12)

где λ, μ, ρ - теплопроводность, динамическая вязкость и плотность конденсата, определяются по температуре ; r - теплота парообразования, определяется по температуре t_s.