Файл: Бушмелев, В. А. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства учебник.pdf

Критерий Фурье представляет собой меру отношения потока теп­ лопроводности к потоку тепла, затрачиваемому на нагрев жидкости в нестационарном процессе теплообмена. Он характеризует подобие неустановившегося теплообмена.

Критерий Пекле является мерой отношения потоков конвекции и теплопроводности и характеризует условие подобия при конвективном теплообмене.

Критерий Пекле обычно представляют произведением — — = Ре,

где V — кинематическая вязкость. Первый член, как известно из гид­ родинамики, является критерием Рейнольдса (Re), второй назы­ вается критерием Прандтля

который характеризует подобие теплофизических свойств теплоно­ сителей при конвективном теплообмене.

Движение жидкости около поверхности теплообмена может быть вынужденным (от насоса и пр.) или происходить за счет разности плот­ ностей слоев жидкости, которые нагреты до разных температур (на­ пример, свободная циркуляция воздуха около батареи отопления). Первый вид теплообмена называется конвекцией при вынужденном

стенки; ß — коэффициент объемного расширения жидкости. Если тепло

где величины А , а, Ь, с и d определяются при статистической обработке экспериментальных данных по теплоотдаче.

Экспериментальные данные по теплоотдаче

Свободная конвекция в неограниченном пространстве

Пространство, в котором поверхность теплоотдачи не препятствует свободной конвекции, называется неограниченным.

Для горизонтальных труб применимо уравнение

(8- 12)

157

При вычислении критериев Gr и Рг определяющей является средняя температура среды t вдали от стенки, а при вычислении Ргс — темпе­ ратура стенки tc. Определяющим линейным размером является диа­ метр труб.

Для вертикальных труб справедливо уравнение

Определяющая температура равна (/ -j- tc) 0,5, а определяющий ли­ нейный размер — высота трубок.

Вынужденное движение в трубах

При турбулентном режиме движения жидкости или газа в прямых трубах и каналах любого другого сечения справедливо уравнение

158

При переходном режиме (Re = 2200 ч- 10 000) применяется урав­ нение

Величина К зависит от числа Re:

Вынужденное движение в межтрубном пространстве

Коэффициенты теплоотдачи зависят от направления движения теп­ лоносителя по отношению к оси трубок. При продольном омывании пучка труб справедлива формула

В качестве определяющего линейного размера здесь берется экви­ валентный диаметр межтрубного пространства. При вычислении смо­ ченного периметра учитывается и та его часть, которая не участвует в теплообмене.

Для приближенных расчетов величиной (Рг/Ргс)0,25 в формулах (8-14) — (8-17) можно пренебречь.

Кипение жидкости

При слабом и спокойном кипении, которое характеризуется раз­

ния. Выбор расчетной формулы определяется видом движения кипя­ щей жидкости. При А/>■ 5° и г у 6000 вт/м2 начинается п у з ы р ь ­ к о в о е кипение жидкости. С увеличением A t и q до некоторых кри­ тических значений Дгкр и qKp наблюдается резкое возрастание коэффи­ циента теплоотдачи. При At^>AtKp пузырьки сливаются в пленку. Такой режим кипения называется п л е н о ч н ы м и характери­ зуется снижением коэффициента теплоотдачи а из-за термического сопротивления пленки пара. Начало пленочного режима соответст­

где р, jx, с и л — плотность, вязкость, теплоемкость и теплопровод­ ность кипящей жидкости; Т и рп — абсолютная температура образую­ щегося при кипении пара и его плотность; г — теплота парообразова­ ния; а — поверхностное натяжение. Все размерности величин берут в системе СИ.

159

Расчетные формулы для определения коэффициента теплоотдачи при кипении даны в главе «Выпаривание» (см. стр. 208—209).

Конденсация пара

Коэффициент теплоотдачи а, втІм2-град, при пленочной конден­ сации чистых паров на наружной поверхности труб может быть оп­ ределен по формуле

Теплоотдача при конденсации пара резко снижается, если в нем содержатся газы. В этом случае величина а, вычисленная по формуле (8-19), должна быть умножена на поправочный коэффициент ег, за­ висящий от содержания газа в паре:

критерий Прандтля для газа. Характеристики насадки, необходимые для расчета, берутся из справочников.

160