книги / Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии.-1

а)*Среднее значение коэффициента теплоотдачи [в Вт/(м2- К) 1 на поверхности пучка вертикальных труб высотой //:

б) Среднее значение коэффициента теплоотдачи [в Вт/(м2*К)1 иа наружной поверхности одиночной горизонтальной трубы диа­

метром d:

%

Принимая в качестве определяющей температуры 40цд. в соот­ ношения (4.49) вводим поправочную функцию е, по формуле [4.1,

туре поверхности ютенки, соприкасающейся^ пленкой конденсата. Значение е, может быть весьма существенным для вязких конден­ сатов при больших Д/. Для воды величину et в первом приближе­ нии принимают равной единице.

Скорректированным моделям (4.49) посредством соотношений (4.50) и

часто придают более простой для проектных расчетов вид, ис­ пользуя для этого данные о массовом расходе конденсирующегося

пара G и общем числе теплообменных труб п.

В частности, в этом случае для водяного пара, полагая е, = li

Значения функций Bt и Л/ для воды приведены в табл. 4.6 при (коид» где Bf —

Рис. 4.9. Зависимость поправочного коэффициента ер от концентрации воздуха в парс*

За At в формулах (4.52) и (4.58) при конденсации перегретого пара принимается также разность температуры конденсации пара

итемпературы стенки.

18.Теплоотдача при кипении жидкостей.

Уравнения теплоотдачи при кипении жидкостей существенно различаются в зависимости от вида термомеханического режима этого энергоемкого гетерогенного процесса, сопровождающегося фазовым превращением. По характеру и интенсивности кипения различают три основных режима процесса: 1) пузырьковый; 2) пу­ зырчато-пленочный и 3) пленочный, причем наибольшее приме­ нение в химической технологии нашел первый режим, который в расчетной практике оценивают указанием области изменения

удельной тепловой нагрузки (<?кр.0 < Q < Qup.i)-

Современные модели кипения в пузырьковом режиме опираются на представления о турбулизующем влиянии пузырьков паровой фазы, лимитирующем кинетику этого процесса, что позволяет зна­ чительно сократить его описание и выразить коэффициент тепло­

отдачи а без прямого обращения к методам статистики через обоб-

*

щенный критерий Нуссельта Nu посредством модифицированного

критерия Рейнольдса Re и критерия Прандтля Рг:

Рис, 4.10. Значение коэффициента b в форму* ле (4.62).

Преобразованная формула (4.62) относительно абсолютного* давления П (в кгс/см2) примени­ тельно к определению коэффи­ циента теплоотдачи кипящей воды имеет вид 14 1 ]:

Кроме приведенных выше рас­ четных формул (4.61) и (4.62) для а ки„ можно использовать формулы других авторов (см. пример 4.22).

Величина критической тепловой нагрузки <?кр. % при кипении жидкости на горизонтальных трубах в большом объеме опреде­ ляется уравнением (при рж > рп):

Отклонения экспериментальных данных от рассчитанных по формуле (4.64) также лежат в пределах ±35% .

Для приближенного расчета коэффициента теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкости в большом объеме на внешней поверхности пучков труб и в вертикальных испарителях в области

19.Теплоотдача при тепловом излучении твердых тел.

Количество теплоты, переходящей ат более нагретого тела к менее нагретому посредством лучеиспускания, определяется по уравнению:

Для расчета тепловых потерь аппаратов, находящихся в за­ крытых помещениях, при температуре поверхности аппарата до 150 °С можно пользоваться приближенной формулой:

где а — суммарный коэффициент теплоотдачи лучеиспусканием и конвекцией, Вт/(м2• К); — разность температур поверхности аппарата и окружающего воздуха, К.

Теплопередача в поверхностных теплообменниках

Основную группу теплообменных аппаратов, применяемых

впромышленности, составляют поверхностные теплообменники,

вкоторых теплота от горячего теплоносителя передается холод­ ному теплоносителю через разделяющую их стенку. Другую группу составляют теплообменники смешения, в которых теплота пере­ дается при непосредственном соприкосновении горячего и холод­ ного теплоносителей.

20.Уравнение теплопередачи:

Здесь Q — тепловой поток (расход передаваемой теплоты), Вт; К — коэф­ фициент теплопередачи, Вг/(м2*К); F — площадь поверхности теплопередачи, м2; А/Ср — средняя разность температур горячего и холодного теплоносителя, K#

Удельная тепловая нагрузка (удельный тепловой поток):

Для плоской поверхности коэффициент теплопередачи К в фор­ мулах (4.72) и (4.73) равняется:

где а г и а х — коэффициенты теплоотдачи для горячего и холодного теплоносителя, Вт/(м2*К); £ гст — сумма термических сопротивлений всех слоев, из которых состоит стенка, включая слои загрязнений, (м2• К)/Вт,

Уравнения (4.72)—(4.74) с достаточной точностью можно при­ менять и для расчета теплопередачи через цилиндрическую стенку,

если ^вн ^ 0,5dHap.

Площадь поверхности теплопередачи трубчатых аппаратов Fsmn (В м2) определяют по формуле:

Для трубчатого теплообменника, состоящего из п труб длиною каждая L (в м), уравнение теплопередачи может быть представлено в виде:

Значение коэффициента гм берется из специальных графиков

обменника при протнвоюке с теми же начальными и конечными температурами

В большинстве критериальных уравнений теплоотдачи значе­ ния физико-химических констант теплоносителя отнесены к его средней температуре, которая находится следующим образом.

Для того теплоносителя, у которого температура изменяется в теплообменнике на меньшее число градусов, средняя температура определяется как средняя арифметическая между начальной и конечной:

Для второго теплоносителя среднюю температуру находят по формуле:

Это уравнение справедливо и тогда, когда температура пер­ вого теплоносителя постоянна вдоль поверхности теплообмена.

Теплопередача при непосредственном соприкосновении потоков

23. Обобщенное уравнение для определения коэффициента теп­ лопередачи от охлаждающегося ненасыщенного газа к жидкости в колонных аппаратах с насадками:

Формула (4.83) получена по экспериментальным данным для охлаждения воздуха от 80 до 2 °С при удельном орошении водой, равном 3,5—10 м3/(м2-ч).