5.3 Методика решения задач

• Определить вид конденсирующегося пара (движущийся или неподвижный).

• При конденсации неподвижного пара:

- Определить расположение поверхности в пространстве (горизонтальное или вертикальное);

- В зависимости от рода конденсирующегося пара выбрать формулу для определения приведенной длины Z;

- По полученному значению Z определить режим движения конденсатной пленки;

- В зависимости от режима движения выбрать формулу для определения среднего по высоте коэффициента теплоотдачи.

• При конденсации движущегося пара:

- Определить форму омываемой поверхности (одиночная труба или пучок труб). Выбрать расчетную формулу.

6 Теплоотдача при кипении жидкости

6.1 Пузырьковое кипение в большом объеме

Для пузырькового кипения в условиях естественной конвекции в качестве определяющей принимают температуру насыщения t_s. Теплоотдача рассчитывается для следующих двух случаев:

1) задана тепловая нагрузка q, Вт/м²:

при (6.1)

при <0,01; (6.2)

2) задан температурный напор ;

при (6.3)

при < 1,6; (6.4)

здесь

r - теплота парообразования, Дж/кг;

T_s - температура насыщения, К;

λ, ν, a, c_p, σ - теплопроводность, кинематическая вязкость, температуропроводность, удельная теплоемкость и поверхностное натяжения жидкости;

ρ_ж и ρ_п - плотность жидкости и пара.

Формулы (6.1) - (6.4) пригодны при условии давление Па;

Для воды значения l_s, A_s, B_s приведены в таблице приложения. Средний коэффициент теплоотдачи при пузырьковом кипении воды

(6.5)

где р_s-давление насыщения, МПа; q - плотность теплового потока Вт/м²; формула применима при МПа.

Первая критическая плотность теплового потока при пузырьковом кипении чистых неметаллических жидкости на горизонтальных трубах и плитах

(6.6)

6.2 Пузырьковое кипение в трубах при вынужденной конвекции

При объемном паросодержании до 70 % теплоотдача при кипении характеризуется как конвекцией однофазной среды, так и процессом парообразования (двухфазное состояние). При малых тепловых нагрузках большое влияние оказывает конвекция однофазной жидкости, при больших - парообразование.

Коэффициент теплоотдачи α_тр при вынужденном течении кипящей жидкости в трубах можно определить следующим образом: если , то

(6.7)

где α_ж-коэффициент теплоотдачи однофазной жидкости при турбулентном режиме течения, определяется по формуле (3.18);

α_н - коэффициент теплоотдачи при пузырьковом кипении определяется по формулам (6.1) -(6.4);

если то

(6.8)

если то

. (6.9)

Для воды формулы (6.7) - (6.8) пригодны при давлении р=0,02÷20 МПа и объемном паросодержании β < 70 %.