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

пленочную. В промышленных аппаратах, как правило, происхо­ дит пленочная конденсация (такая конденсация отсутствует только в начальный период работы конденсатора после установ­ ки новых труб). Установлено, что все тепло, выделяющееся при пленочной конденсации пара, передается через пленку к стенке теплопроводностью.

Для теплоотдачи при пленочной конденсации на наружной поверхности вертикальных или горизонтальных труб справедли­ во критериальное уравнение

После подстановки в формулу (138) соответствующих значе­ ний критериев подобия получим расчетную формулу для опре­ деления коэффициента теплоотдачи от конденсирующегося не­ подвижного насыщенного пара, не содержащего неконденсирующихся газов, к чистой наружной поверхности труб

и 0,725 — для горизонтальных труб? р— плотность конденсата, кг/м3;

X— теплопроводность конденсата, Вт/(м-К);

г— удельная теплота конденсации, Дж/кг;

Я— высота вертикальной трубы или наружный диаметр dH горизонталь­ ной трубы, м;

р. — абсолютная вязкость конденсата, мПа-с.

Теплоту конденсации г находят по температуре насыщения tB, а значения X, р и р — по средней температуре пленки конден­ сата

для водно-спиртовой жидкости при соответствующей ^пл полу­ чим:

Для водяных паров значение 4 рассчитывают по формуле

А = 6600 + 65^н — 1,04/д,

При конденсации неподвижного пара на поверхности гори­ зонтальных труб ухудшается теплообмен на нижележащих тру­

112

новению жидкости с поверхностью нагрева и отводу тепла от

нее.

Дальнейшее увеличение At и q сопровождается переходом пузырчатого режима кипения в пленочный, при котором проис­ ходит слияние образующихся пузырьков в подвижную паровую пленку, поднимающуюся у поверхности нагрева; коэффициент теплоотдачи при этом резко уменьшается. Значения q и At, со­ ответствующие моменту перехода пузырчатого кипения в плено­ чное, называют критическими.

Например, для воды, кипящей при атмосферном давлении, <?кр= 1,2 - 10б Вт/м2 и Д^кр=23ч-27° С; для этилового спирта в тех же условиях дкр=0,5-106 Вт/м2 и AtKР=20°С .

При эксплуатации испарителей и выпарных аппаратов в об­ ласти развитого пузырчатого кипения при естественной циркуля­ ции значения q и At поддерживают на 15—20% меньше крити­ ческих.

Коэффициенты теплоотдачи он и он, а следовательно, и ко­ эффициент теплопередачи k при кипении являются функциями удельной тепловой нагрузки q и массового напряжения и. В свою очередь удельная тепловая нагрузка связана с массовым нап­ ряжением, коэффициентами теплоотдачи и полезной разностью температур соотношениями:

Коэффициент теплоотдачи аг[в Вт/(м2-К)] для выпарных ап­

р— давление в аппарате, Па.

2.Для растворов, кипящих в вертикальных кипятильных тру­ бах при естественной циркуляции. М. А. Кичигин и Н. Ю. Тобилевич рекомендуют формулу

Ро— плотность пара при р = 1 0 5 Па. кг/м3;

г— удельная теплота парообразования, Дж/кг;

о— поверхностное натяжение, Н/м;

Я— теплопроводность жидкости, Вт/(м-К); р — абсолютная вязкость жидкости, Па-с; с— теплоемкость жидкости, Дж/(кг-К).

114

Для облегчения расчетов по формуле (144) значения коэф­ фициента А\ в зависимости от концентрации В раствора и его температуры кипения t даны на рис. 63.

В тех случаях, когда известны массовые напряжения и по­ верхности нагрева корпусов выпарной установки, расчетная формула для а 2 имеет вид

Значения коэффициента Л2 в зависимости от концентрации В и температуры кипения t раствора приведены на рис. 64.

Надежность формул (144) и (145) для расчета коэффициента теплоотдачи а 2 достаточно хорошо проверена опытом проекти­ рования и эксплуатации испарителей для воды и многокорпус­ ных выпарных установок в сахарной промышленности; при от-

Т а б л и ц а 3 Массовые напряжения выпарных установок

сутствии других рекомендуемых зависимостей их можно приме­ нять в качестве ориентировочных и для других растворов. Мас­ совые напряжения выпарных установок приведены в табл. 3.

Для многих полупродуктов и продуктов пищевых производств некоторые из физических констант, входящих в критериальные уравнения для расчета а\ и еще не определены, что вынуж­ дает определять их косвенным путем по тем или иным формулам или принимать их значения по известным константам сред с по­ добными свойствами.

Поэтому наряду с определением он и аг по критериальным уравнениям в предварительных, а иногда и в окончательных расчетах для определения коэффициентов теплоотдачи и тепло­ передачи пользуются эмпирическими формулами, полученными для определенных условий теплообмена. Ниже приводим неко­ торые из этих формул.

1.Коэффициент теплопередачи k [в Вт/(м2-К)] от жидкости

кжидкости, текущих навстречу одна другой по обе стороны

медной стенки,

А

2. Коэффициент теплоотдачи он [в Вт/(м2-К)] от конденси­ рующихся водяных паров к стенке при температуре пленки до

120° С.

3. Коэффициент теплопередачи от конденсирующегося вод­ но-спиртового пара к зерно-картофельной бражке, протекающей внутри медных горизонтальных труб со скоростью w (в м/с),

з —

4. Коэффициент теплопередачи &[вВт/(м-К)] при кипении * молока, сахарного сиропа, молока с сахаром и т.п.

2500

k ~ g(0,023 + 0,024В) ’

Недостатком приведенных эмпирических формул является то, что для других условий теплообмена без ввода соответствующих поправок они дают менее точные результаты. Следует иметь в

116