ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплообмен при газодинамических течениях в трубах с изменением агрегатного состояния из "Физические основы газодинамики применения ее к процессам теплообмена и трения" Специальные опыты по теплопередаче от насыщенного водяного пара к стенке при большой скорости течения его в цилиндрических трубах [41] показали существенную роль изменения агрегатного состояния на процессы теплообмена. При этом выяснилось, что вследствие высоких скоростей законы теплообмена с изменением агрегатного состояния все же иные, чем в потоках обычных скоростей. Это объясняется тем, что сам процесс конденсации происходит с некоторой конечной скоростью, мерой которой может служить коэффициент теплоотдачи на поверхности раздела двух сред жидкости и ее пара. Наличие этого дополнительного большого, но тем не менее конечного, коэффициента теплоотдачи обусловливает некоторое добавочное термическое сопротивление, вследствие чего общий коэффициент теплопередачи от пара к стенке становится меньшим, чем при обычных скоростях. [c.181] Учет этого обстоятельства приводит к новой теории теплопередачи от конденсирующего пара к стенке при газодинамических режимах течения, которая излагается ниже [42]. [c.181] Пусть ЛВ(рис. 9) является границей раздела двух сред — жидкости (внизу) и насыщенно. о пара (вверху). Ось х совпадает с направлением нормали от пара к поверхности жидкости. Пар может быть в состоянии движения или покоя. Предположим далее, что температура будет меняться только в направлении оси х. [c.181] Заметим, что такой способ рассмотрения не уменьшает общности делаемых в дальнейшем выводов. [c.181] В обеих средах представится в этом случае кривой /. Давление и плотность насыщенного пара в направлении оси х до поверхности жидкости не меняется, между тем в бесконечно тонком слог пара, прилегающем непосредственно к жидкости, количество молекул все время убывает вследствие конденсации. Для восполнения этой убыли должно иметь место молярное или молекулярное движение частиц пара к жидкости, однако то и другое возможно лишь при наличии какого-то перепада плотности или давления в направлении оси х, но ни того ни другого нет. Следовательно, для осуществления процесса конденсации, по-видимому, надо предположить существование градиента температуры в паре. Распределение температур в обеих средах изобразится тогда кривой, похожей на кривую II рис. 9. [c.182] Не занимаясь здесь вопросом о физическом состоянии слоя пара с градиентом температуры, можно, однако, констатировать, что наличие этого градиента будет причиной некоторой разности давлений или плотностей, побуждающей частицы пара двигаться к поверхности жидкости. Дальнейший разбор механизма этого процесса мы оставляем в стороне. Нам важно только отметить, что этот процесс, независимо от той или иной точки зрения на сущность его (молярное движение частиц или диффузия), имеет безусловно некоторую конечную скорость. Так как, кроме того, он связан с передачей тепла и в слоях пара, непосредственно прилегающих к жидкости, имеется перепад температуры, то его можно охарактеризовать некоторым коэффициентом теплоотдачи от пара к поверхности жидкости а. [c.182] Допущение существования а приводит к несколько Другому расчету теплопередачи конденсирующегося пара. [c.182] Мы здесь рассмотрим только непосредственно интересующий нас вопрос о теплопередаче от насыщенного пара температуры при движении его в цилиндрической трубе с некоторой скоростью При решении этой задачи в основу будет положена идея Нуссельта о конденсации пара на стенках трубы в виде тонкой пленки и дополнительно будет принято во внимание существование а . [c.182] ЧТО скорость пара настолько велика, что влиянием силы тяжести на характер движения жидкости в пленке можно пренебречь по сравнению с силой увеличения жидкости движущимся паром. Поэтому можно положить, что толщина пленки Уо будет функцией только х. [c.183] При больших скоростях, а также в коротких трубах толщина пленки мала, следовательно, Уд сравнимо с к, поэтому в этих случаях коэффициент теплопередачи выражается только формулой (40,5). [c.183] При современном состоянии экспериментального материала можно ограничиться простейшими предположениями в отношении а именно мы будем считать, что а. есть некоторая постоянная величина по всей длине трубы, не зависящая от теплового и гидродинамического режима пара. [c.183] Выразив в функции уд, можно проинтегрировать это уравнение, после чего его интеграл даст возможность написать выражение для в функции х. Тогда формула (40,5) позволит найти коэффициент теплопередачи в любом сечении трубы. [c.184] В технической системе единиц С =10,5- 10 сек м. [c.184] Примем, что течение жидкости в пленке ламинарно и что оно создается всецело силой увлечения жидкости движущимся паром вследствие трения на поверхности соприкосновения пара и жидкости. [c.184] Так как при / = 0 (стенка трубы) = 0, то постоянная интеграции С1 = 0. [c.185] Сравнение (40,13) и (40,15) показывает, что Р— 4 . —4 д. [c.186] р определяется отношением двух коэффициентов теплопередачи, один из которых дается теорией Нуссельта, другой характеризует скорость конденсации. [c.188] Соотношение (40,25) показывает, что отрицательные р физического смысла не имеют. [c.188] На рис. 10 дается график завясимости ф от при изменении р от О до 1,26 ф(Р) при этом меняется от 1 до 0,397. [c.188] Если коэффициенты высчитанные по формуле (40,23), малы по сравнению с д., то р по (40,25) небольшая правильная дробь и )(Р) согласно графику рис. 10 близко к 1. Формула (40,24) показывает, что коэффициенты теплопередачи тогда выражаются формулой (40,23). [c.189] Вернуться к основной статье