Теплообмен при изменении агрегатного состояния жидкости

Конвективная теплоотдача, как уже отмечалось, является результатом двух параллельно протекающих процессов переноса тепла собственно теплопроводности и молярного теплообмена, обусловленного движением жидкости или газа (конвекция). В зависимости от свойств последних и характера их движения вклад каждого из двух процессов может быть различным, но прп всех условиях интенсивность теплообмена, выражаемая коэффициентом теплоотдачи а, неразрывно связана с характером движения жидкости или газа. В связи с этим различают теплоотдачу при свободной (естественной) конвекции, при ламинарном и турбулентном режимах течения. При этом предполагается, что участвующие в теплообмене жидкости и газы не меняют своего агрегатного состояния (не испаряются и не конденсируются) теплоотдача, сопровождающаяся изменением агрегатного состояния жидкостей и газов, вследствие специфических особенностей будет рассмотрена отдельно. [c.285]

В теплообменной аппаратуре химических производств часто встречаются такие процессы передачи тепла, при которых среда не изменяет своего агрегатного состояния. Различного рода подогреватели, межступенчатые холодильники компрессорных машин могут служить примерами аппаратов, в которых происходит нагрев либо охлаждение газа или жидкости, не сопровождающиеся изменением агрегатного состояния теплоносителей. Обычно такой теплообмен сопровождается какой-либо формой движения теплоносителя, и его интенсивность, таким образом, определяется интенсивностями процессов конвекции и теплопроводности. Если движение теплоносителя происходит за счет перепада давления, создаваемого насосом, вентилятором, компрессором и тому подобными устройствами, то конвекцию принято называть вынужденной. Когда же движение возникает за счет массовых сил, вызванных, например, перепадом температур, то конвекция называется естественной. [c.98]

Теплообмен при изменении агрегатного состояния жидкости 203 [c.203]

Теплоотдача без изменения агрегатного состояния теплоносителей. Рассмотрим сначала теплоотдачу при течении жидкости в трубах. При вынужденном течении жидкости внутри трубы различают два режима течения ламинарный и турбулентный. При ламинарном течении перенос теплоты от одного слоя жидкости к другому в направлении нормали к стенке происходит благодаря теплопроводности, В то же время каждый слой имеет в общем случае различную скорость продольного движения. Поэтому наряду с поперечным переносом теплоты вследствие теплоп1Юводности происходит также конвективный перенос теплоты в продольном направлении. В силу этого теплообмен при ламинарном режиме течения зависит от гидродинамической картины движения. [c.184]

В книге освещаются результаты теоретических и экспериментальных исследований процессов гидродинамики и теплообмена при течении жидкостей в тонких пленках. Изложены основы тепловых процессов, протекающих в пленочных теплообменных и выпарных аппаратах, а также основы гидродинамических и тепловых процессов в роторных аппаратах с вращающимися лопастями. Приведены основные формулы для расчетов пленочных теплообменников, выпарных аппаратов со стекающей пленкой и с восходящим движением жидкости, аппаратов роторного типа, а также уравнения для тепловых расчетов пленочных аппаратов как при однофазном течении, так и при изменении агрегатного состояния вещества. Обобщены экспериментальные и теоретические материалы, имеющиеся в периодической научно-технической литературе. Книга рассчитана на научных и инженерно-технических работников химической, пищевой, нефтехимической и других отраслей промышленности, занимающихся вопросами исследования и проектирования пленочных аппаратов, может быть использована студентами, специализирующимися в области промышленной теплотехники, химической и пищевой технологии, химического и пищевого машиностроения. Табл. 17, илл. 58, библ. 224. [c.2]

Рассмотрим случай стационарного или установившегося теплообмена, при этом будем считать, что изменения агрегатного состояния жидкости не происходит и теплоемкость ее постоянная. Обозначим скорость движения жидкости в направлении осей координат соответственно через гл)у, т , а удельный вес и температуру жидкости через у и Составим для выделенного элементарного параллелепипеда уравнение теплового баланса. В данном случае теплообмен происходит в движущейся среде, следовательно, тепло подводится к параллелепипеду и отводится из него частицами движущейся жидкости. [c.301]

Конвективный теплообмен — процесс переноса энергии в форме тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газообразной, жидкой или сыпучей среды. Конвективный перенос тепла возможен в условиях естественной конвекции (движение среды обусловлено только действием силы тяжести на неравномерно нагретую и, следовательно, неоднородную по плотности среду) или вынужденной (движение среды происходит под действием насосов, вентиляторов, мешалок). Если конвективный теплообмен сопровождается переходом среды из одного агрегатного состояния в другое (например, при кипении жидкости или при конденсации пара), то его называют конвективным теплообменом при изменении агрегатного состояния. [c.170]

Как показывает анализ, при пузырьковом кипении основное количество теплоты передается от стенки жидкости, поскольку ее теплопроводность значительно выше теплопроводности пара. Поэтому основное термическое сопротивление, как и при обычном конвективном теплообмене, создается пограничным слоем жидкости. Принципиальное отличие пузырькового кипения заключается, однако, в том, что пограничный слой разрушается паровыми пузырьками непосредственно на поверхности, тогда как возмущения пограничного слоя турбулентными пульсациями при передаче теплоты к однородной жидкости уменьшаются при приближении к поверхности. Это объясняет более высокие коэффициенты теплоотдачи при развитом пузырьковом кипении, чем при конвективном переносе без изменения агрегатного состояния. В связи с изложенным в кинетике теплоотдачи при кипении определяющую роль играют размеры паровых пузырьков и частота их отрыва от поверхности, зависящие от свойств жидкости и поверхности, тепловой нагрузки и других факторов, трудно поддающихся точному количественному учету. [c.321]

Если теплообмен протекает при изменении агрегатного состояния теплоносителя (конденсация пара, испарение жидкости и др.) или в процессе теплообмена протекают химические реакции, сопровождаемые тепловыми эффектами, то в тепловом балансе должно быть учтено тепло, выделяющееся при физическом или химическом превращении. Так, прн конденсации насыщенного пара, являющегося греющим агентом, величина /1 в уравнении (VII,1) представляет собой энтальпию поступающего в аппарат пара, а — энтальпию удаляемого парового конденсата. [c.262]

Взаимное направление движения пара и жидкости в конденсаторе не имеет значения для теплообмена, так как процесс протекает при изменении агрегатного состояния одного из участвующих в теплообмене веществ (пара). Однако в противоточных конденсаторах расходуется меньше энергии на перемещение воды и удаление воздуха, чем в прямоточных. При противотоке разность температур конденсирующегося пара и уходящей воды равна I—3°, а при прямотоке 5—6° и, следовательно, расход воды в прямоточных конденсаторах будет большим. [c.395]

При стационарном потоке изменение его теплосодержания при движении по трубопроводу пропорционально отношению длины трубопровода к его диаметру. Для потоков, параметры которых далеки от значений, соответствующих фазовому переходу (конденсация, кристаллизация), теплообмен с окружающей средой сопровождается изменением температуры. Для потока пара, парогазовой смеси или раствора, близкого к состоянию насыщения, уменьшение теплосодержания за чет теплопотерь сопровождается образованием новой фазы, что в некоторых случаях нежелательно, а в других недопустимо по условиям дальнейшей переработки. Увеличение теплосодержания потока легкокипящей жидкости или сжиженного газа в результате теплообмена трубопровода с окружающей средой, имеющей более высокую температуру, может привести к повышению давления сверх допустимого. Изменение температуры по длине потока, сохраняющего свое агрегатное состояние, регламентируется рядом требований (температура холодильного рассола, температура сырья, поступающего в реактор, и т. п.). [c.222]

В технике рассмотренные способы теплообмена редко встречаются в обособленном виде чаще всего приходится иметь дело с сочетанием двух или даже всех трех способов при их последовательном или одновременном действии. Заметим также, что особое место занимает теплообмен, сопровождающийся изменением агрегатного состояния тел, участвующих в этом процессе (испарение жидкостей, конденсация паров). [c.266]

В книге изложены способы осуществления идеи турбулизации жидкостной пленки, стекающей по вертикальной поверхности, посредством струй п капель жидкости, сбрасываемых с вращающегося ротора под действием центробежных сил. Это привело к созданию роторно-пленочного испарителя с гофрированным ротором. Аппараты данной конструкции успешно внедрены на действующем производстве капролактама ведется проектирование новых высокопроизводительных линий очистки капролактама, а также технологических линий производства 1,10-декандикарбоновой кислоты и додекалактама. Предполагается их применение в промышленности синтетического каучука. Исследованы перспективы применения такого аппарата для проведения теплообменных процессов, не сопровождающихся изменением агрегатного состояния вещества, а именно в качестве реактора для проведения быстропротекающих экзотермических реакций. [c.9]

Кроме перечисленных частных случаев конвективного теплообмена, при расчетах теплообменных аппаратов важное значение имеют явления теплоотдачи при изменении агрегатного состояния рабочей среды (конденсация паров, кипение жидкостей). Здесь приводятся поэтому также краткие сведения по теплоотдаче при конденсации паров. [c.88]

Если теплообмен осуществляется при изменении агрегатного состояния теплоносителя (конденсация пара, испарение жидкости и др.), то в тепловом балансе должны быть учтены тепловые эффекты, сопровождающие процесс [c.183]

В теплообменных аппаратах холодильных установок встречаются различные виды теплообмена капельных жидкостей, паров и газов, а также процессы теплообмена при изменении агрегатного состояния. [c.19]

Если ни с одной стороны поверхности теплообмена не происходит изменения агрегатного состояния (например, осуществляется такой теплообмен газ — газ, газ — жидкость, жидкость — жидкость), то получим зависимость, например, для и [c.541]

Большая сложность пузырькового кипения по сравнению с конвекцией без изменения агрегатного состояния обнаруживается при рассмотрении факторов, влияющих на механизм обоих процессов. В то время как для описания теплообмена в однофазной жидкости используют вязкость, плотность, теплопроводность и удельную теплоемкость, для описания процесса пузырькового кипения требуются еще и другие характеристики. Необходимо ввести поверхностное натяжение, скрытую теплоту парообразования, температуру насыщения, плотность жидкости и пара и пр. Как и при обычной конвекции, следует учитывать также конфигурацию канала и скорость потока. Кроме этого, необходимо знать свойства металла, шероховатость поверхности и присутствие адсорбированного газа, которые также влияют на теплообмен при кипении. [c.147]

Турбулизация пульсацией расхода жидкости на входе и воздействием газового потока. Дополнительно турбулизиро-вать орошающую пленку можно пульсацией расхода жидкости в распределительном устройстве [32] с целью усиления юлнообразования и распространения его на гладкий входной участок. Этот метод применялся лишь в лабораторных условиях [32 . Чаще турбулизация пленки осуществляется продуванием воздуха или другого газа над наружной поверхностью жидкостной пленки, а также струйным вдуванием его под некоторым углом к теплообменной поверхности с целью частичного разрушения ламинарного подслоя плёнки. Качественные и количественные зависимости теплоотдачи при двухфазном течении жидкостная пленка — газ при изменении агрегатного состояния частично были рассмотрены выше, а при нагреве — охлаждении пленки в данной работе не рассматриваются. Подробное исследование вопросов гидродинамики и массообмена при закручивании жидкости потоком газа было проведено Р. 3. Алимовым [11. [c.184]

С теплообменом без изменения их агрегатного состояния. При определении коэффициентов теплообмена для теплоносителей (газов и жидкостей), не изменяющих агрегатного состояния, прежде всего необходимо задаться их скоростями в теплообменнике. В большинстве случаев движение теплоносителей в теплообменниках осуществляется при помощи насосов или вентиляторов. Обычно скорости в аппаратах принимаются в пределах для жидкости 0,5—3 и для газов 5—12 м сек иногда допускаются и другие скорости. [c.28]

В качестве внутренних источников теплоты могут выступать источники, связанные с изменением агрегатного состояния жидкости (центры парообразования, конденсации) либо с протеканием химических реакций (например, сгорание топлива). Подробнее эти вопросы будут рассматриваться дальше. В данном параграфе разбирается конвективный теплообмен в жидкости постоянной плотности, однофазной и однокомпонентной. В ней единственным источником внутреннего тепловыделения является превращение (диссипация) кинетической энергии движения в теплоту силами трения, в частности, при ламинарном движении, — силами вязкого трения. Согласно [15, 16, 39], объемная мощность этих источников есть [c.9]

В книге рассматриваются основы теории, расчет и конструкции тонкослойных теплообменных аппаратов. Дается сравнительный анализ работы тонкослойных и трубчатых аппаратов, работающих без изменения агрегатного состояния жидкости, и вакуумвыпарных аппаратов, в которых жидкость меняет агрегатное состояние. Рассматривается процесс нагрева жидкости при непосредственном контакте с паром и охлаждение ее за счет самонспарения. Значительное внимание уделено примерным расчетам и выбору наиболее выгодных условий проектирования. Предложены обобщенные уравнения в критериальном виде, позволяющие производить расчет поточных теплообменных аппаратов с повышенной точностью. [c.2]

Теплообмен при изменении агрегатного состояния жидкости имеет очень большое значение в установках глубокого охлаждния. Все процессы разделения воздуха и газов связаиы в большей или меньшей степени с процессами кипения и конденсации. Отличительной чертой этих процессов является постоянство температуры тела при изменении агрегатного состояния. [c.203]

Механизм и кинетика теплоотдачи при изменении агрегатного состояния теплоносителей (ири кипении и конденсации) зависят от условий смачивания жидкостью, ограничивающей ее стенки. См. также Кипение, Конденсация. вИсаченко В. П., Осипова В. А., С у к о-м е л А. С., Теплопередача, 3 изд.. М., 1973. В. Б. Коган. ТЕПЛООБМЕННИКИ, то же, что теплообменные-аппараты. [c.564]

Технологическая схема периодического процесса. Схема показана на рис. 12.12. В дистилляционный куб 1 с теплообменным устройством (кипятильником) заливается исходная бинарная смесь в количестве молей с начальной концентрацией НКК Хн при температуре о. Через теплообменную поверхность подводится теплота Сначала жидкость, как видйо из рис. 12.13, нагревается до начальной температуры кипения (стадия нагрева без изменения агрегатного состояния), а затем происходит испарение части жидкости с понижением в ней концентрации НКК и повышением температуры кипения (стадия дистилляции). Образующиеся пары отводятся из дистилляционного куба немедленно — в момент их образования. Пары поступают в конденсатор-холодильник 2, после которого в виде жидкого дистиллята собираются в приемнике 3. В конце стадии дистилляции количество оставшейся в кубе жидкости равно Ьк, концентрация НКК в ней — х , а конечная температура кипения — 4 концентрация НКК в дистилляте составляет Хд, а количество последнего — П. Постепенному изменению концентрации НКК X в кубовой жидкости сопутствует изменение его концентрации у в паровой фазе. Идеализируя процесс дистилляции, будем считать, что в каждый момент стадии дистилляции текущие концентрации НКК в жцдкой и паровой фазах равновесны. Такое допущение отвечает медленной дистилляции или очень большой поверхности контакта паровой и жидкой фаз — тогда успевает установиться межфазное равновесие, и массообмен происходит в условиях потоковой задачи. [c.990]

Расчет теплообменных аппаратов с изменением агрегатного состояния одного из теплоносителей. К данному классу теплообменников можно отнести конденсаторы паров жидкостей и подогреватели, в которых в качестве греющего агента используется конденсируюшийся пар. В таких теплообменниках температура изменяющего агрегатное состояние теплоносителя остается постоянной вдоль поверхности теплопередачи и соответствует температуре фазового перехода, а температура второго теплоносителя монотонно изменяется. Следовательно, движущая сила теплопередачи и коэффициент теплопередачи изменяются вдоль поверхности. В этом случае расчет теплообменника ведут либо на основе осредненных вдоль поверхности параметров теплообмена, либо поинтервально, разбивая всю поверхность теплообмена на участки и предполагая на каждом из них постоянными параметры теплообмена. Далее будем рассматривать расчет теплообменника по осредненным вдоль всей поверхности параметрам. Предлагаемый алгоритм расчета будет относиться к одно- и многоходовым кожухотрубным теплообменникам, в которых в межтрубном пространстве конденсируются пары жидкостей, а в трубах вследствие теплоты конденсации происходит нагревание жидкостей или газов. [c.208]

На границе раздела двух фаз жидкость—пар имеет место равновесное протекание процессов испарения и конденсации. Испарение представляет собой процесс превращения жидкости в пар со скоростью, превышающей скорость обратного явления — конденсации. В обоих случаях происходит теплообмен, связанный с поглощением или выделением теплоты фазового перехода при изменении агрегатного состояния вещества прп иснареннн тепло ноглоп1,ается, а нрн конденсации — высвобождается. [c.118]

Теплообмен, сопровождающийся изменением агрегатного состояния веществ, обычно характеризуется высокими скоростями. В системах с кипящими жидкостями были получены такие высокие тепловые потоки, как 136 млн. ккал1м -ч. Этот способ переноса тепла приобрел большое значение в ракетной технике и конструировании ядерных реакторов, где большие количества тепла выделяются в небольших объемах. Хотя скорость теплопередачи при конденсации паров не достигает такой величины, все же сообщалось о коэффициентах теплоотдачи при конденсации до 97 650 В обычных промышленных аппаратах коэф- [c.365]

Средняя разность температур. В непрерывно работающем теплообменном аппарате разность температур между горячей и холодноУ жидкостью, вообще говоря, изменяется вдоль поверхности теплообмена. Чтобы учесть это, в уравнение (19) подставляют соответствующее среднее значение разности температур. Из уравнения (19) и теплового баланса, составленного по изменению температур иагре-в"ае ой или охлаждаемой Ж1 дкости, в предположении отсутствия внешних потерь тепла и изменений ее агрегатного состояния, получается следующее равенство [c.183]