Файл: Стабников, В. Н. Процессы и аппараты пищевых производств учебник.pdf

как при этом температура кипения жидкости и температура кон­ денсации водяного пара постоянны и средняя разность темпера­ тур одинакова для обоих процессов независимо от направления движения сред.

В отличие от водяного пара при конденсации пара, состояще­ го из двух и более компонентов, температуры начала и конца конденсации не равны между собой и процесс протекает при пе­

жидкости состава х. Пространство между двумя кривыми ха­ рактеризует влажный насыщенный пар (оно условно разделено на части для удобства определения степени конденсации пара от 0 до 100%).

Например, водно-спиртовые пары состава 40% масс, имеют ^=94,3° С; эта температура является и температурой tB нача­ ла конденсации. В процессе охлаждения пара температура его понижается и при полной конденсации его линия процесса А В пересекает нижнюю кривую. При этом температура tK— 83,2° С. Если же сконденсируется только 80% от всего пара, то темпера­ тура tKсоставит 84,6° С.

Таким образом, средняя температура конденсации составит ^ср= 0,5 (94,3+83,2) =88,75° С. Из графика также видно, что при крепости водно-спиртовых паров до 70—80% масс, разность меж­ ду температурами tH и tK существенна; при больших крепостях она становится незначительной и в расчетах температуру конден­

108

сации можно принять постоянной. По этому же графику нетруд­ но определить и составы полученного конденсата и оставшихся несконденсированных паров.

При установившемся процессе теплообмена как для прямото­ ка, так и для противотока средняя разность температур опреде­ ляется по следующим формулам:

1) при отношении - ^ - > 2 средняя разность температур оп-

ределяется как среднелогарифмическая из наибольших и наи­ меньших конечных разностей температур теплообменивающихся сред:

2) при отношении < 2 среднюю разность температур оп-

AtM

ределяют как среднеарифметическую из наибольшей и наимень­ шей разностей температур сред:

Для смешанного и перекрестного токов среднюю разность температур можно определить как среднеарифметическую из средних разностей температур для противотока и прямотока.

Значения А(б и AtMопределяют по схемам для противотока и прямотока, приведенным на рис. 60, б.

туру стенки в соответствии с рис. 59 находят из уравнений для тепловой нагрузки, выраженной в Вт/м2:

? = И ? = “ а(* ст,-* а)’

откуда

к стенке или от стенки к теплоносителю обратно пропорциона­ лен коэффициенту теплоотдачи, т. е. температура стенки прибли­ жается к температуре той среды, где а выше.

Опытным путем установлено, что разность температур между конденсирующимся водяным паром и стенкой обычно не превы­ шает 3—5° С.

109

г) Определение коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи

Для всех случаев теплопередачи через плоские однослойные и многослойные стенки, а также через стенки трубопроводов со сравнительно большим отношением внутреннего диаметра к тол­ щине стенки коэффициент теплопередачи k [в Вт/(м2-К)] вы­ числяют по суммарному термическому сопротивлению:

При больших значениях X значение — очень мало и, исклю­

чив его из уравнения (129), для определения коэффициента теп­ лоотдачи в практических расчетах часто пользуются формулой

Как видно из формул (129) и (130), для определения k нуж- ■но предварительно рассчитать коэффициенты теплоотдачи а\

и а2.

Числовые значения cxi и а2 зависят от:

1)режима движения теплообменивающихся сред;

2)агрегатного состояния сред, их температуры и давления;

3)физической характеристики сред (их плотности, теплоем­ кости, теплопроводности, вязкости и др.);

4)геометрической формы и размеров поверхности теплооб­

мена и др.

Теплофизические характеристики сырья, полупродуктов, про­ дуктов и теплоносителей находят в справочной и специальной литературе, однако многих данных еще недостает, что иногда затрудняет выполнение технических расчетов.

В результате обработки многочисленных опытных данных по конвективному теплообмену с помощью теории подобия получе­ ны расчетные формулы для определения ai и а2. Ниже приводят­ ся некоторые из этих формул, наиболее часто встречающихся в технических расчетах.

Теплоотдача при вынужденном движении сред

(без изменения их агрегатного состояния)

1. При движении среды внутри труб коэффициент теплоот­ дачи находят по одной из следующих формул:

а) при турбулентном режиме (R e>10 000)

ПО