ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплообмен при кипении на пучках труб из "Интенсификация теплообмена в испарительных холодильных машинах" Экспериментальные исследования теплоотдачи при кипении хладагентов на пучках труб были проведены рядом авторов. На основании результатов этих исследований и физических представлений о процессе кипения можно сформулировать общие представления о теплообмене при кипении на пучках труб, изложенные ниже. Кипение на пучке горизонтальных труб характеризуется тем, что каждая труба (кроме труб нижнего ряда) омывается поступающей с нижерасположенных труб парожидкостной смесью. Суммарная интенсивность теплоотдачи отдельной трубы (локальная) и пучка в целом (средняя) зависит от взаимодействия этих двух факторов — собственного парообразования на каждой трубе и воздействия на него поднимающегося двухфазного потока. Очевидно, что количество паровой фазы в смеси, поступающей к данному ряду труб (по вертикали), определяется интенсивностью собственного парообразования на трубах и числом нижерасположенных рядов труб. [c.45] Процесс собственного парообразования на каждой трубе может протекать в любой из зон пузырькового кипения (см. рис. П-1). Влияние рядности пучка для разных зон должно быть различным как для отдельных рядов, так и для пучка в целом. Если рассматривать некоторые средние условия теплообмена при кипении на пучке, то и для них возможна градация по зонам свободной конвекции, переходной и развитого кипения. [c.45] В первой и второй зонах влияние пучка положительно, т. е. коэффициент теплоотдачи увеличивается от ряда к ряду, при этом значение его в среднем выше, чем для одиночной трубы. В зоне хорошо развитого кипения эффект пучка практически не сказывается. [c.45] Качественно влияние на 2 аналогично влиянию числа рядов г под трубой 2, так как при увеличении I, как и при увеличении 91, возрастает количество пара в смеси, омывающей трубу 2. Следовательно, при заданной плотности теплового потока (или заданном 9) коэффициент теплоотдачи должен увеличиваться только до определенного (предельного) ряда по высоте пучка р. На трубах, лежащих выше г пр, теплоотдача стабилизируется и определяется только величиной а,. [c.46] В этом случае характер зависимости а 2 от 92 аналогичен развитому кипению в большом объеме. [c.46] Физическая картина процесса теплообмена на пучке труб может быть представлена следующим образом. Теплоотдача на поверхности каждого -го ряда определяется взаимодействием собственного процесса парообразования на трубах этого ряда с конвективным теплопереносом, вызываемым потоком парожидкостной смеси, поступающей с нижележащих труб. [c.46] Можно предполагать, что воздействие двухфазного потока на теплоотдачу рассматриваемого ряда будет двояким. Находящиеся в потоке пузыри пара увлекают с собой некоторое количество перегретой жидкости, благодаря чему обеспечивается парообразование в объеме жидкости, находящейся в межтрубном пространстве. Одновременно поднимающиеся паровые пузыри, проникая в перегретый слой жидкости, окружающий трубу, обеспечивают дополнительное испарение у ее поверхности. Поскольку размеры, подходящих к этой поверхности пузырей ( В о) много больше, чем испарение происходит при меньших перегревах [см. формулу (П-4) ]. [c.46] Соображения о взаимодействии паровых пузырей с перегретым слоем жидкости у поверхности теплообмена путем их контакта были, насколько нам известно, впервые высказаны В. К. Вельским [8]. Эта составляющая теплоотдачи была им названа контак-тйвной. [c.46] С увеличением 0 и повышением р роль собственного парообразования возрастает, а влияние и соответственно разности температур 0 уменьшается. При развитом пузырьковом кипении на каждой трубе влияние может практически не сказываться на величине а и интенсивность теплоотдачи будет определяться дп-Аналогичные выводы о протекании процесса можно сделать, считая независимо заданной величину д. Эти соображения иллюстрируются на рис. П-6. При определенных для данных условий 0 или д в верхних рядах пучка (1 == зап 1пр) теплоотдача может даже ухудшиться из-за запаривания поверхности труб (0 = 04, д = д . [c.47] Величина уменьшается с увеличением 9 (или д). [c.47] Процесс кипения на пучке труб можно также уподобить кипению в вертикальных каналах особого профиля. При этом изменение по высоте пучка соответствует изменению паросодержания х, а процесс теплообмена можно представить как совокупность теплоотдачи при кипении на поверхности и конвективного испарения. Явление запаривания аналогично появлению сухой стенки в каналах. [c.47] Наибольшее число исследований проведено с фреонами. Изучались гладкотрубные [8, 90, 129, 132, 143, 158] и оребренные пучки [41, 130, 131, 142, 143] с числом труб по вертикали от трех до шести, в интервале плотностей теплового потока от 1 до 40 кВт/м , температур кипения от — 40 до + 40 X при относительном шаге труб в пучке 8/й = 1,15-ь 1,45. В качестве хладагентов использовались КП, К12, К22, К13 и К502, а в некоторых случаях и их смеси с маслом. Экспериментальных данных для аммиака значительно меньше [60, 70, 133 ]. Приведенные ниже сведения относятся к гладкотрубным пучкам. Теплообмен при кипении на пучках оребрен-ных труб рассмотрен в главе IV. [c.47] В результате проведенных экспериментальных исследований установлено следующее. Теплоотдача при кипении хладагентов на пучках гладких труб в условиях работы испарителей может происходить в области свободной конвекции (низкие д и to) неразвитого и I ачала развитого кипения. [c.47] При тех же о, для К12 можно ожидать, что д будет принимать несколько большие значения. [c.48] На рис. П-7 представлены характерные зависимости а — (д) при кипении на различных рядах пучка К12 и К22. [c.48] При низких /о влияние расположения ряда в пучке весьма существенно во всей области исследованных д, при высоких это влияние менее значительно и уменьшается с ростом д. [c.48] Зависимость ас от q с повышением номера ряда становится более слабой, причем значение показателя степени в соотношении уменьшается с повышением /о- Для фреонов в зависимости от условий проведенных экспериментов значения щ изменялись от 0,3 до 0,78, для аммиака — от 0,2 до 0,65. [c.49] Стабилизация процесса теплоотдачи по рядам при q 1ч-7 кВт/м и 5/d = 1,15ч-1,45 начинается для R22, кипящего на медных трубах = 2 мкм) при == Ю-г--60 °С, примерно с пятого-шестого ряда [90]. Для R12, кипящего на трубах из нержавеющей стали R =1), при = — 25 ч- + 10 °С q = = 0,8-f-7 кВт/м стабилизации не наблюдалось, но различие между коэффициентами теплоотдачи шестого и пятого ряда было малым 1,14-1,15 [8]. [c.49] При кипении аммиака на таком же пучке в интервале q — = 1-4-10 кВт/м, S/d = 1,36, 0 = —20ч- -4- 10 °С стабилизации также не наблюдалось [70]. [c.49] Коэффициенты теплоотдачи для трубы нижнего ряда несколько выше, чем при кипении на одиночной трубе в большом объеме, что можно объяснить влиянием циркуляции жидкости в испарителе. [c.49] Вернуться к основной статье