Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

8. Теплообмен при конденсации чистого пара




8. Теплообмен при конденсации чистого пара

При соприкосновении пара со стенкой, температура которой ниже его температуры насыщения ts, пар конденсируется. В зависимости от состояния поверхности стенки образовавшаяся жидкость может принимать форму капель или пленки. В соответствии с этим конденсация пара называется капельной и пленочной.

Капельная конденсация происходит в условиях свободного движения, когда конденсат не смачивает поверхности стенки. Это обычно наблюдается на поверхности стенок, покрытых тонким слоем масла, керосина или жирных кислот. При капельной конденсации коэффициент теплоотдачи в 5 ÷ 10 раз выше, чем при пленочной. Однако пленочная конденсация имеет наибольший практический интерес, поскольку именно она чаще всего встречается в различного рода промышленных теплообменных аппаратах. Предполагается, что при ламинарном движении пленки конденсата теплота передается через слой пленки теплопроводностью.

В результате обобщения экспериментальных данных, полученных для различных жидкостей, предлагаются следующие расчетные формулы для определения среднего коэффициента теплоотдачи при конденсации чистого пара и ламинарном движении пленки конденсата:

для вертикальной стенки или трубы высотой h

 

                      (30)

 

для горизонтальной трубы диаметром d

 

                   (31)

 

где  – критерий конденсации .

В этих уравнениях определяющий линейный размер для вертикальных стенок и труб – их высота, а для горизонтальных труб – диаметр; термодинамические и теплофизические свойства конденсата определяются при температура насыщения ts.

 

Лучистый теплообмен

Лучистым теплообменом называется форма передачи теплоты излучением между телами, которая включает последовательное превращение внутренней энергии одного тела в энергию излучения, распространение ее в пространстве и превращение энергии излучения во внутреннюю энергию другого тела.

Возбудителями электромагнитных волн являются заряженные частицы: электроны и ионы. Колебания ионов соответствуют излучению низкой частоты. Излучение, вызванное колебаниями электронов, может иметь высокую частоту, если электроны входят в состав атомов и молекул. Излучение веществ со свободными электронами имеет импульсный характер с волнами разной частоты, в том числе с волнами низкой частоты.

На волновой характер излучения влияют корпускулярные свойства, которые заключаются в том, что лучистая энергия излучается материальными телами не непрерывно, а отдельными дискретными порциями – квантами света или фотонами.

Все виды электромагнитного излучения имеют одинаковую природу и отличаются только длиной волны.

Большая часть твердых и жидких тел имеет сплошной спектр излучения, т. е. излучают энергию во всем диапазоне длин волн. Некоторые тела (чистые металлы, газы и др. ) излучают энергию только в определенных интервалах длин волн. Такое излучение называется выборочным или селективным.

Количество излучаемой энергии увеличивается с ростом температуры тела, а в газах - с увеличением толщины слоя и давления газа. Для твердых и жидких тел характерно излучение и поглощение лучистой энергии тонким поверхностным слоем. В газах излучение и поглощение энергии происходит всем объемом.

Некоторые виды излучения при поглощении телами приводят к повышению температуры тел. Это свойство излучения определяется длиной волны и зависит от температуры тела. В наибольшей мере такими свойствами обладает инфракрасное (тепловое) излучение с длиной волны 0, 8 - 400 мкм.

Количество энергии, излучаемое поверхностью тела во всем интервале длин волн (отλ = 0 доλ = ) в единицу времени, называется полным (интегральным) лучистым потоком Q (Вт). Излучение, соответствующее узкому интервалу длин волн, называется монохроматическим. Лучистый поток, исходящий с единицы поверхности излучающего тела по всем направлениям полупространства, называется плотностью интегрального излучения E (Вт/м2)

.                                           (1)

 

Из уравнения (1) следует, что лучистый поток, исходящий со всей поверхности излучающего тела, можно определить по соотношению

 

.                                      (2)

 

Плотность интегрального излучения, отнесенная к рассматриваемому диапазону длин волн, называется спектральной интенсивностью излучения  (Вт/м3)

.                                            (3)

 

Лучистый поток, падающий на тело Q, частично им поглощается QA, частично отражается QR, частично проходит сквозь тело QD (рис. 1)

 

Q = QA + QR + QD.                                  (4)

 

Разделив обе части равенства (4) на Q и обозначив QA/Q=A; QR/Q=R, QD/Q=D получим уравнение распределения лучистого теплового потока в безразмерной форме

 

1 = A + R + D.                                         (5)

 

Рис. 1. Распределение лучистого потока, падающего на тело

Коэффициенты А, R, D характеризуют соответственно поглощательную, отражательную и пропускную (прозрачность) способности тела. В связи с этим они именуются коэффициентами поглощения, отражения и пропускания. Эти коэффициенты для различных тел могут меняться от 0 до 1.

Тела, которые поглощают всю падающую на них лучистую энергию (QA = Q, А = 1, R = D = 0), называются абсолютно черными. Тела, которые отражают всю падающую на них лучистую энергию (QR =Q; R =1, А = D = О), называют абсолютно белыми или зеркальными. Тела, которые пропускают всю падающую на него лучистую энергию (QD = Q, D = 1, А = R = О), называют абсолютно прозрачными.

В природе абсолютно черных, белых и прозрачных тел не существует.

 

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...