Шкловер Г.Г., Мильман О.О. Исследование и расчёт конденсационных устройств паровых турбин

Подождите немного. Документ загружается.

в ко|ценсаторе:

А!:

(гп

г:)

(|п_

|а')

12-[\

|п_

|т

|п- |э

3то

вь:ражегпле

на|||ло

||]иРокое

применение

д]|я

ошредепени'|

темпеРатуР-

ного,

н:шора'

так

как

о!|о

достатощтой

мере

удовлетворяет

требуемой

тот|ности

расчета.

[1ри

оооп:о:шениях

кояцевь!х

температурнь|х

напоров

(/п_

|)/0п_гз)

(

сред|{яя

разность

температур

может опреде'1яться

как

среднеарифметическш|:

А'сР

[п_

(!2

[)

12'

(2.\4)

*:|(а,,с",\/6),

(2.15)

(2.\з)

€реднеарифметическая

раз}1ость

температур

всегда

больтше

феш{е'|огарифмиве-

ской

д:я

тех

)ке

условиЁ.

Фднако

при

вь|полненпи

указанного

неракнства

поц)е1ц-

ность

не превъттзлает

4%.

2.3.

коэФФицивнт

твплопвРЁдАчи

в кондвнсАтоРв

[|еренос

те|1лоть|

от конденсирующегося

паРа

ох.паждающей

воде

через

промежуточную

сте[{ку,

раздепяюц{ую

те1тпоносите]|и'

относится

с']ожному

виду

те|1лообмена.

}|нтенсивность

этого

процесса

характери-

зуется

коэффи1циентом

те!1лопередачи

ш{Ф|енно

равнь|м

копичеству

те|1лоть|'

переданной

за

ещ.|ницу

времени

от одного

те|1лоносителя

дру.

гому

через

един|ц{у

цоверх|{ости

при

сред{ем

те1!'цературном

напоре

ош{н

градус.

8 поверхностнь|х

конденсатор{!х

эта

те[!лота

относится

ед'1нш{е

повеРхности

те|1пообмена'

других

аппаратах,

частносп{

сме1|]иваюп&&{х'

коэффициент

те!1лопередати

может

также

ош|оси1ъся

пинейному

}ш]и

объсмно}ту

размерам.

(оэфф:шлиент

те![лопереда|!и

в конденоаторах

оцределяется

те1тпоотда-'

вей

с нарул<ной

и внщренпей

сторон

трубки,

толцц:ной

и те|1лопровод_

ностью

стенки:

|п-

|т

{п- |а

8п{[л_{;)

;

(: \/6

(!;т_|;р;

ав (т'!',

с")

где

сп'

с.

коффициенть[

те!ш|оотда!и

от

ко}щенсирующегося

пара

стенке и

от

стенки

к воде

соответстве[{но;

те|тпопровош!ость

мате-

ри:!ла

стенки;

толщ:дта

стенки

трубки.

}дельную

|1потность-

потока

те|1поть!

через

повеРхность

конд9нсатоРа

можно

пРедставить

(обознане:пля

на

рис.2.3)

как

(2.16)

(2.\7)

(2.18)

Фпределив

частнь!е

температ)Фнь!е

}1апорь1'из

(2'16)_(2.1в)

зате|}1

про-

су1}1мировав

их' пол)д[и]}1

полньй

темцерацрньй

напор

между

царом

2о

Рцс.

2.3, |,{зменение

темпеРатурь!

при перено_

се

те1!поть1 от

пара к воде через

стенку

водой:

|'л_|ь:4

(2.\')

/т 6 1\

(;

; )

3ь:рокение

в скобках

представляет

собой полное

теРмическое

сопро-

гивление пеРеносу те11поть1 от пара к воде:

161

д-

:дц+лст+лв,

ал}с"

где

,&''

сопротивление

переносу те|1поть| от пара к стенке; ,&""

сопро-

тивление

пере11осу те[|поть1

чеРе3 стенку]

:?в

сопрп.|вление

цереносу

те11поть| от стенк|{

к воде.

(оэффи:цлент

те|1лопереда'пт

* хз.ляется ве}:и.!тной,

обратной полному

термическому

сопроп{вле:шю

(2.20)

(2.2\)

(2.2з)

-+-+-

ат1 } с"

3ьтражение * в

(2.2|)

относится

к с'1учаю тц|оской

стенки.

Фно

может бь:тъ

ие

по'|тьзовано

д'|я

расчета

т0нкостенных

щубнатътх

поверхностей

вмесго более

точ-

пой

фрмуль::

6т а|

\ 4т'

-+-1п-+

сп

ё2 аэ

(2.22)

где

/1 и /2

наррюълй и внуще:п::й

ди|метрь|

щубки.

€ледует отмет}11ъ'

:по

формульт

(2'2\)

*т

(2.22)

не

у|итьпаютв]1|

япия

на коэфф:+

цие!|т

те|1

|опереда1|и

отложен:й с обеих

ст0рон

щубки'

которые

появляются в

ре-

зу;ьтате

экс1ш|уатации

конденса|ц1онной

установки.

этом

спучае

терм|{1!еское

со-

противление

трубки

рассч!{ть,вается

как сумма часп{ь1х

сощ>оттлвпвн:й

отдФ1ы{ь!х

пё:

ее

сосп!в'1яюц.цр(

Фгложения

могут

оказаБ

существенное

влдяцие

на ин-

!.-1

тенсцвцос1ъ

"-*'''-р9д",".

1ак,

отложения'

|{апример

кшты|иевьте'

толцд:ной

0,2 мм сни)кают

коэфф:алиент тет|,|опередачи

цри

конденсации

чис1отю

|]ара

па

20_25?о.

)]ля

отщедепения

коффишиентов

те|1лоотдащ\

ап

необход:лт:о

знать темпе-

ратру

поверхности

щубки.

Фда

мохет 6ьпь

расс,литаяа

щ)]{

совмесгном

ре1дении

уравнен!й

теплообмена на

паровой

водяной

сторонах

рубки

(2.16)

(2.18)

общето

уравнён:*я

те[ш1опереда||и

(1.2).

||олу.пам

расчетные уравнёния

виде

1с

|2:|п-

(гп_гв);

ап

*ёт

'||='"

й(гп-'в),

(2.24)

(2.25',)

'ст

.ст

(гп_гв).

}равпения

(2'2з)

_(2'25)

ре!|вкпся

мегодом

последоватФ1ы{отю

приближения'

|(оэфф:ллиенть!

те|1поотдачп

ап

цв

п1ятрубного ту1!ка

т!ио1енно

отли_

чак)тся

от коэффициентс).в'

Расс|{итаннь|х.д'|я

од}|но.шлой

трубки.

3то

вь:_

звано

Р|вли!ием

усповий

ко:ценсации

отдепьнь|х

3он:ж'

спедоватепь

но'

на

кахдой

отдш:ьной

трубке

!]!уза

в;лу!я!{!1я

на

процесс

те[1лопеРеда|и

фльппого

разнообразия

га:}огидродинамических

ре;юамгъ:х

факторв.

|лавньтми

из них

являются:

изменение

скоРос1и

пара

по

меРе

движения

(конденсац:лт)

его

в тру6

ном

пучке;

влияние

тол|д|инь|

]в1енки

конденсата'

связ:1нное

ряд}{остью

трубного

пг{ка'

за.пив:шием

трубок_конденсатом'

Режимом

течения

зтой

тшенки;

тетц:овой

пеРекос

в трубном

п)ддке'

вьтзватцдьй

нагРевом

водь:

тру6

ках

от

входа

вь|ходу;

неР;шномеРностъ

раздачи

ох]1аждаюцей

водь:

по

щубкам;

изменение

концентРации

неконденсируюц{ихся

газов

паРе

в объеме

трубного

пучка;

неравномерность

ус]1овий

доступа

пара

отдепьнь|м

зонам

трубного

пг{ка

на

входе

из-за

в!|пян!4я

геометрических

размеРов

входного

патруб_

ка

объема

корпуса

над

трубнь:м

п)д|ком'

а также

в'п{п|ия

вьлход:той

скоросп.|

паРа

из

последней

ступени.

3тот

вопрос

является

од}!им

из гл:шнь]х

при

разработке

ко}щенсаторв.

.[шлее

он

рассматривается

более

подробно.

1о.д:ость

расчета

коэфф:щиента

те!1лопеРеда1и

конденсаторе

цФ|и-

ком

зависит

от

достоверности

опреде]|ения

его

составляюцР!х

йоэффи-

циентов

те|1лоотдачи

от пара

стенке

и от

стенки

воде'

а также

терми-

ческого

сопротивления

стенки

трубки.

Расчет

главнь|м

образом

свод{тся

определению

среднего

по

поверх-

ности

п)цка

коэффициента

те|1лоотда1и

от

паровозду|||ной

смеси

стен-

кам

труб

с"'.

1рудность

расчета

с.*

обусловпена

|{едостаткомданнь|х,

отражаю!|]их

количественную

сторону

процесса

те11лоотда1и

со

сторонь|

паРа.

Расчет

те11лоотдачи

со

стоРонь|

водь1

и теРмического

сопРотивления

стенки

не

вь|зь1вает

особьтх

ооло>ютений'

так

как

этот

пРоцесс

наибопее

полно

из)ден'

а имеюцд{еся

даннь|е

вполне

удовлетворяют

щебованиям

расчета.

}ерлтптнеское

сопротивление

стенки

трубки

зависит

от

теплофизине-

ских

свойств

матери!ша

трубки,

геометрической

формьл

ее

поверхнос1и

и толц|инь|

стенки.

эксгш:уатфии

поверхность

щубок

с обеих

сторон

заносится

отложениями.

этом

с]1учае

попере[|ное

сечение

трубки

оказь|-

вается

неоднороднь|м

состояц.Р!{\,1

и3

вец{ес1в

разной

те!1лопРоводности.

3 некоторь;х

с.'|уч!}ях'

напримФ'

д''я

созда|{*я

уоловий

яеомачиваемооти

трубки

ко'ценсатом

(капетлылая

ко1|денс1}ция) ее поверх}1ость

покрь|вается

специ:1льнь|ми

гидрофбными

покрь1тиями' например на основе

кремнеорг1|ники,

фтороппаста

и т.

д.

3ти

вещества име1от т1похую те'1лопроводность'

поэт0му

для

получен|б|

положитФ]ьнот0

Ффекта

нанесеннь|й на поверхность

г1щрофобный

Ф|ой

должен

!{меть ми|{им!|яьну|о топп{ину' исчис'1яему1о оуммарной

толц.ц,!ной

нескольких тт1о_

лекул.

1аким образом'

конденсат0рная

рубка

практически оказь!вается

многоо:о|&дой

и состоящей из

разнь!х

матери|ш|ов. 8е терминеское

сощоп.{вле}|ие

суммируетоя

поспо|п{о и

расочитъ|вается

по

фрмуле

(2.26)

г\е

наружнь|й

диаметр

!_тю о:оя; /;

внущеттт1|й

д1{аметр

Ётю

олоя;

тет1попроводностъ

/-го

слоя.

Фбьт,пло

термическое

сопротив'|тение матери:ш|а

в балансе

обхцетв

сопро1ивлен'1я

незт|ачитФ1ы{о.

Фднако при использовантпл

щубок

низкой

теплопроводностью

оно

мо'(ет сушдествен}{о сказь1ватъся на те|1лопередаче.

14нтенсивностъ

тет1поотдачи

при

тече|{ии жидкости в

щубке

зависит от

г}щрод1п{а_

м!л{ескот\э

режима

течен|4я' те1ш1офизических

параметров

)!идкости

геомец)ичФ

ской характерисгики 1фубки.

Различа:от

два

режима

течения ж!цкости

в трубке: ла:тслнарнь:й

т5рбулентнь:й.

}1аминарньтй

рех(им

фш{ествует

при

числах

Ре|&:олъдса

&е

= ц4 !о

(

2300.

3десь

Фед|{яя

по сечению трубки окоростъ' м|с; 1:

ки1{ематическая

вя3кос1ъ

'(ид_

кости, м2/с.

3 конденсатор'*

*д"'*"'упает

цубки

из водянь1х

камер, в

кот0рь|х ее ско-

рость

мш1а'

1рубки на входе скруглень|

для

умень1дения

входнь|х

потерь. Распреде

ление скоростей на

входном

у1встке щубки

можно сч|{тать

р!1вномерпь|м.

}

стенок

рубки

образу:отся г1цродинамический

и тегш:овой потрапи|шь!е

слои

с постепе'{но

нараст!]ющей толщш:ой

в!1лоть

до

их с'1ияния на оси

щубь:.

/|лтп:у

навш:ьного

участка ру6ки,

на котором стабитлизиру:отся

?ечение и те1т'1о-

обмен' при ламинарном

ре)киме

можно опРедФ1и1ь из вь1р!!)кения

/'",=0,05/РеФт.

[|ри

црбуленп{ом

движен:дт

началы:ь:й

г{асток

рубки

д'!я

Федней

те!1лоотдачи

равен

/нач*504.

8 ко:цевсатор!!х скоросгь течен|{я

водь!

трубках

обь:цдо

принимается

равной

|,5_2,5 м/с

стационарных

установках

3 м/с и более

в энергеп.|ческих

уст:|новках

су}дов

[2].

3ти

скорости

ооответству10г течени|о в

конденсаторах

со значени'1ми

писел

Ре*&ольдса' заметно

превь|1||аю|'ц{ми них<ний

преде]]

развитого црбуленп:ого

Режима'т.

е.

Р'е) 10000'

.[дя

раснета

коФфициента

те!т]1оотдачи в гладких

трубках копденсаторов

мо'(ет

бьттъ использова|!а предд|оже|{|{ая

м. А. йихеевьдм

з:висимос1ъ

[48]

шш_

0,021&е*'8в$'{3рт*

/Рт9фо,25

е1

(2.27)

3десъ

за

оцределяюцц/ю

темпер|шуру

принята

Федняя

температура

жидкости'

а за

оцредФ1

':ошцй

размер

диаметр

рубки.

Фтно:дение

Рт*/Рт"'

учить1вает

изме_

нение

тегшофизических

своис1в

ж!цкости

в сечении

щубки;

Рт''

вь:бщается

по

темпФатуре

поверхносш{

щубкп.

!(оффшцент

€,

учить|ваег

изменение

среднет1)

коФфицие|{та

те||лоотдачи 3а счет влияния

на'илысого

у!п|стка

трубки. }|сследоваяия

пока3а]1и'

что

при

1/а

5о

€,

1. в

результате

реапьнь1х

ко}|денс:1торах

влиднием

от1!отшения

!|ё

мо>хото пренебре.ъ,

так

как

у50.

Формута

(2.27)

цтсодна

д'!я

гладких

кругль'х

трубок

р:я

любой

ж}цкости

ди:|пазон:ш(

висол Ре&лольдса Ре

=1}10+т5.10о

||рандтля

Р:

=0,6*2500'

[1о

,плслу

Ёуосел:ьта

можно

полу!п{тъ

коффтшиент

т€1'1оотда||и

о внуре}*!ей

стороны

трубки:

с=\

шц//2.

(2'2в)

2з

Ёо:и

отнести

кофф:плиеят

те]ш1оотдачи

нару'@ой

поверх|'ости

ц>убки,

как

это

при|{ят0

при

расчете

ко|ценсатора'

то

(2.28)

приобретает

вгц

42 7..ё'\

4в:&-:

-шц-=

_}.,!ш.

а| а2

ё1 а|

Рсли

раскрьггь

фРмулу

(2,21)

относ*ттет:ьно

коэффи|ц{ента

те|ш|оотдачи'

то

получим

с'

8ш"Ф'8

1рг*

/Рг"')

о,25

где

(2'з0)

0.021 /а"\о'в

-_-

--:-

| Р!0'43.

ё1

\, /

-ж

3елич:ода

3 вь:чиопяется

по

тегг:офизическ|{м

овойствам

водь1'

опредФ1еннь1м

по

ве сред{Ф|опар

ифлъшанеской

температуре

щубке.

!лаво

цетъя

п'шночнАя

ко!щвнсАцш|

чистого

т1АРА

3.1. нвк0тоРь|в

фоБвнности

пРоцвссА

кондвнсАции

[1роцесс

ко}ценсации

паРа

с]]ожное

физииеское

явление

перехода

паРа

жидкое

или

твердое

состояние.

Фн

характеру1зуется

ска!]кообраз-

нь|м

изменением

тегшофизических

свойств

вещества:

уде'1ьного

объема,

энтРо|1ии,

внрренней

энеРгии'

энтш1ьпии

и теплоемкости'

Различают

конденсацию

объеме

пара,

когда

цроцесс

пРоисход}{т

гомогеннь|х

усповия)('

напРимеР

пРи

рас[!]ирении

пара

сверхзвуко.

вь1х

со]1лах

]\аъыуя (может

иметь

место

д}т)

у!!\у!-

гетерьгеннь|х'

на||ример

при

ош1аждении

паРа

на

холоднь|х

трубках

поверхностного

конденсатоРа

цл11

на

струях и

ка|1лях

смесите']ьнь!х

:}п|вратах.

[1роцесс

конденсации

пара

на холод|{ой

поверх}|ости

можно

Рассмат-

р'4вать

как

состоя1|ий

из нескольких

пос]1едовате.,1ьно

пРотекаю|цих

явлегпдй:

конде}{сиРуюцмйся

паР

подвод|{тся

к гра|{и|де

фазового

перехода

и на

повеРхности

пРоисходит

изменение

агРегатного

состояния

вещества

с об-

разованием

>лг*тдкой

фазьл;

вьцелив1ш:ш|ся

при

конденсации

тет1пота

паробразования

передается

ох]|ажд:}ющей

стенке нерез

ш:ой конденсата'

образовавпшегося

на_

.'о'ерх-

ности;

конденс:1т

с поверхности

ох.]1аждения

конденсатор:ж

[|епРерь!вно

отвод|{тся.

|(аждое

из переш!шленнь]х явлений

мох<ет

существенно

влиять на

интен_

сивностъ те]1лоотдати при конденсации

пара.

€кавкообразное изменение объема

конденоируемого пара

на

щ!||{ице

раздо:а фаз

вь|3ывает

приток к повФхности охлаждения

вовьлх порший

пара из |1арового объема

ко|щенсатора.

€корость

гтритока

пара к поверхнооти

з!!висит

от поверхностной

[1потности

1ет!'!овото потока'

удФ[ьного

объема пара

те[у|оть| парообразования.

(2.29)

ко:ценсаторах 1вровь1х

турбин

нормальная

к поверхности

щубки

скорость

подвода

п4Ра' например при

поверхностной т1лотности

те|:.лового

потока

ц =

2,5х

104

вт/м2

давлении

ко!{денсации 3.103 |!а

сост:!впяет

около

0,5 м/с.

||о

сравне_

нию

со скоростъ!о пара в

узком

с€чении

трубного

пучка

конденоатора

эта скорость

нишо'(но м:ша

практически

не влияет на интенсивнооть

кондет|сации.

€равнито:ьно

небольц:ая скоросгь

подвода пара к поверхности

цри

конденсацпи

неподви'(нотю

пара опреде'1яется'

как отмеч:ш1ось

вь'1ше' паровой

нагрузкой

и скоростьло

отвода

тетш|о1ъ1 тирообразования ох.,1аждаю1цей

)ю{дкоотью.

}то

и не

позволяет

сколько_

нибуш существенно

повь|сить скоростъ

прит0ка пара

к поверхности'

поскопьку

возможности

о1вода

те]1лоть!

конденсаторах ограничень|

те!]'[оотдачей

со сторонь|

ох'!а'(дающей

водь1 и

термическим сопротивлением

стенки

трубки.

начальный момент

конденсации пара

поверхность

ох.]1аждени'[

покрь|вается

адоорбироваявой

мономолекулярной

г| |енкой. [1о

мере

конденсации

пара

толц{ина

|1пенки

растет.

Рост

ее продолжается

до

определенной

конещтой

велиц{нь!,

котор!1я

з:1вис|{т как от

скорости конденсации и

скорости отвода

[ш]енки

с поверхнооти'

так и

от

уоловий

взаимодейств!,|

жидкости с поверхностью

ох,,]ах(дения.

Различа:от

два

вида конденсации

на

1вердой поверх}|ости:

11леночную

капе'|ь

ную. [1ленои::1я

конденса|ц{я возникает'

когда поверхность

ох'!аждения

хоро1до

сма[!ивается

конденсатом. 8

этом с.т!учае

поверхноотъ

покрьтвается

опло1{|ной г|!ен-

кой конденсата

(рис.3.1'а)'

котор!1я

пре|1ятствует

переносу

те]1поть|

напр!1влении

холоднок)

те|]понос}{те'1'!'

сни)кает

интенсивность

теплообмена

конденсаторе.

|(апельная

конденоа[д.!я возникает

на

поверхносги

ох]1ажденпя'

которая

т!|охо

смачивает!я конденсатом.

Благодаря

9|0му

на поверхности

образуются

ка|ии

раз-

лич||отэ

размера'

объеди:лет::льте

мехцу собой

оче!'ъ

тонкой гшенкой

искпк)||ите]1ьно

маль|м

тФмическим

ооц)отивлением

(рио.

3.1,ф. !(апелльная

конденёация

по

сравне-

нию с [|'1еноч}|ой

протекает более

:шттенсивно.

Ртс'

3.!!. Фотощафии

пленоч{ой

(с)

капел:ьной

(6)

конденсации

водянопо

пара

на поризонт!1льной

трубке

статцонарном

режиме

конденсации

пленка

конденсата

достигает

опреде'1е}п{ой

толцди!|ь|'

котор.ш|

зависит от

поверхностной

г||отности

те'штового

потока''скорости

пара'

его

тегг:офизинеских

свойств

и геометрии

поверхности.

Фтвод

конденсата

поверхности

происходит

непрерь|вно

отрь|вом

капепь и

т1л$

нок и

стеканием

под

действием

сил

тя)кести. ||ри

конденсашии

движущегося

пара

скорость

отвода

конденсата

по сравнению

о неподви'кпь!м

возрастает

за счет

меха_

н!$!еского

воздействия

скоростного

потока

на !1ленку

при

обтекании

ее в

трубном

пучке.

|1ри

конденсации

температурь[

пара и

конденсата

на

гр:ши1!е

раздФ1а

фаз

практи-

чески

равнь|

между собой

р:!внь1

температуре'

соответству]ощейдавпенйю

нась1ще_

ния

фазовото

перехода. ||роцесс

сопровождаетоя

вь1делением

тет1лоть!

парообразова-

ния

на грани[|е

разде'1а

фаз,

которая

о1водится

через

'(идкую

фазу

охлалсдающей

стенке.

3то приводит

к к'му' что

|1ленка

конденсата

це]1ом

должна

переох]1адиться

иметь

_6олее

низкую

температуру

(срешлюю)

чем

наоь1щеннь:й

пар

на границе

раздела

фаз.

€тепень

п!кого переох'|а'(дения

конденса'|га

зависит

от те|]лового

по10_

ка'

теплофизических

свойств

конденсирующегося

вещества'

в}ца

конденсации'

уоловий

ко|{ценсации

других

факторов.

[1ри

капел:ьной

форме

конденсации'

как

Ф1едует

из

уш:овий

термодинам}т!еског.

равновеси'.

д'|я

искривленной

поверхности

разде'1а

фаз,

необходйо

некот0рое

пере_

ох'в)!(дение

образуюшцахся

капе]|ь.

}1звестно,

нто

устойвивость

образовав1дихся

к:|пе]1ь

зависит

от соотно1|!ен\4'я

\авлен!й

|'ад

поверхностью

кы1ли

р8г

й в

объеме

па_

|а !3о>

поверхлостного

натяжен|4я

ж|цкосги

на

грани1{е

разде'|а

фаз

о,

размерй

к!!|ии

теплофизинеских

свойств

пара

конденсата.

Равновесное

состояние

капли

паровом

объеме

может

бьпть

опие!но

уравнением

|(елтьвшта

[ельмтюлы{а

1лРвг|рв*=

4о

|(я'тра),

(з.1)

где

газовая

постоячна[

лара;

температра

т].'1отность

жидкости;

диаметр

капли.

}(аггля

будет

усто*{яивой,

€6]1и

/до )Рлг

пРи

данном

диаметре каш::д /.

Бсли

Рв*

1Ру,

кагшя

будет

испаряться.

1акому

сос1оянию

д'"

*'*д-"'",1''

"'*''*

пара

конденсаторах

ооответству1от

кат]

|и

весьма

мш|ь]х

размеров

2.!ф1

}слледствие

неравновесности

процесс!!

конденсации

на

поверхнооп{

раздола

фаз

возникает

скачок

темпФатур.

€оответствующее

эк}му

окачку

термиве_ско"

с'про_

тивление

опреде'1ено

и3

тазокинетинес.ких.соображений

но-'торь:ми

допущФ

ниями

(рассмащивая

пар

как

гщеалыль:йгаз)

пре}ставлено

как

[6]

\{т"

Р"

^ф=;

(3'2)

уне

[,тлр,,7пов

иРпов

__соответственно

температурь|

давления

пара

и конденсата

на

гр1||!шде

разде.,|а

фаз'

(

!";,

л,

газовш1

постоянн:1я

д'|я

пара'

дж/с"г.й!;

тет!лота

парообразования,

.|[ж/кг;

коэффишие}'т

ко1цепсации.

|,1з

формуль|

о]1едует'

что

сопротивление

н!

Фаншде

раздФ1а

фаз

зависит от

коэФ_

ф:д{иента

конденсации

давления

пара

поверйостной

тг|отности

те|1ловог.

пото_

ка

€

униом

(3.2)

обддее

термш!еское

сопротивление

на

с10роне

конденсирующе10ся

пара

равно;

Рпов

/Б,

е,_',,)|

(

ц'

/\/т

Р.

=||ап

=*пл

&ф

(3.3)

гше1$

го:

тер

мическое

сопро

тивление

|1ленки

конденса1а.

подсчеть|,

проведевнь!е

по

формулам

(3.2)

(3.3),

показь:вают'

что

скачок

те}1пературь|

тем

значктельнее'

чем

мень1|]е

коффициент

*'нд"'"ац'й

давление

пара.

[{а

рис.

3.2 приводятся

щафинеские

3ависимости

скачка

температуры

на гранш{е

раздела

фаз

при

измене||ии

кофф:алиента

конденсации

от

0,00)

дЁ

й_д'"''.,*

конденсцру|ощег9ся

пара

от

до

100

к||а.

[рафики

поотроень1

д'|я

с'1уч.}я

ко!щен_

сации

неподвижног0

во]1,|но1'о

пара

на

горизонта'|ьной

трубке

с ё

=20

'й

,р',

''-

Рис. 3,2' 3авпситуаости ска[!ка

температурь| на

грани|де

разде]|а

!л-

фаз

и коффициента те||]1оотда-

чи при конденсации неподвиж-

ного пара от коэффициента кон-

денсации

при

различнь1х

давле_

ниях:

100 к[\а; 2

10 к[|а;

3_5к|!а

[6]

верхностной |штот1{ости те|1лового

потока

29о0о

вт/м2

161.на

рис.

3,2 п}кже

приведень|

расчет-

11ь1е

д!!}{ные

по в]!ияни!о

на

коэф

фициент

те!1лоотдачи

0п

сопротив-

ления

ш1я

указаннь1х

вь11пе

уст:овий.

1(ак

видтдо из

щафика'

коффишиент

те|1]тоотда(и

4д

1ем

больтше,

чем

боль:де

коффшлиент

конденсшии

давлетпае

[1ара

р'

€ведения

о коффи:]иенте

кон-

денсац|'и'

имею!1шеся в литературе'

достаточ}{о

разноречивь]'

его

значен'{я

д'[я

ра}'

ли!шь|х вец{еств

разли{!нь1х

давлен:й

оценива|отся

от 0,01

до

}1з сравнен:тя

значения

коффициента тетт|оотдачи

ап,

полг|енного из опь|та'

раоовиФнньтм

по

формуле

[{уосо:ьта

д'!я

этих л<е

услтовий

[84]

бьшо

установлено'

что они

разбросом

около

+2Фо

совпа\ают по чиФ]ен}!оп4у

значению при

(/ц-/р1)

15ос. Б

области

температурнь!х

напоров

(г1*/61)

15ос

разброс

опь!тнь1х

дш|нь!х досп|точно

велик по обе стороньт

рассчитанной

по 1{уссеттьту кри_

вой и объясняется нег!теннь1}'и погре1цностями опь1та.

Ёа основан:да

этих исс]1едован|417

[6]

сдотан вь1вод

о том, что

коэффи:+иент

конденсации

для

водь| близок по своему

{шспенному

значе}'ик) к еди}{ице

и поэтому

цри раочете

коэфф!щиента те11лоотдачи

от пара

к стенке

сопротивление на границе

раздФ1а

фаз

мох<ет не

учить!ватъся

из-за

его

ма.'1ости'

3.2.

плвночнАя кондвнсАция нвподвижного

пАРА

нА

охпАждАвмой

ствнкв

[1ри

гшеноштой конденсации

поверхность ох.]1аждения

со сторонь1

пара

покрь|вается

сттло1||ной

пденкой

конденсата' а тетш1ота

фазового

перехода

передается ох[аждак)щей

стороне

через

ее тол11шну. ||ри нешрерьтвном

от-

воде конденсата

с г|оверхнос1и

оредняя толщина пленки

6 в задднной

точке остается постоянной

штя

данного

Режима

и зависит

от поверхност-

ной гшотносш1

теп'[ового

потока

температурного

на|{ора

ме)!щу

паром

и ох.]]аждающей

стенкой

88т

ц теттлопроводности

конденсата

\к.

ддя

ламинарно

стекаю1цей

[1]]епки

4:\к

Ас|6.

Фтсюда коэффициент теппоотда1м

равен

с'':

\*/6.

ф/йн

0,9

0,7

0,5

ц3

0,1

(з.4)

(з.5)

ц002

ц01

0,1

[оэрчи

цшенгп

кон0в

с&цши

3адача

по

определетшаю

коэффи|диента

те|шоотда|ц4

4п

свош.1тся

оть|сканию

топ1|инь[

11ленки

конде1{сата.

8первь:е

эту

заддч

теоретически

Ре[|]ил

Б'

[уссельт

[84]

приняв

при

ее

рассмотРении

ряд

дофшений

ограьтивений'

которь!е

сводятся

к тому'

что:

тече|{ие

|1ленки

по

повеРх}|осп{

ламинарное;

ко1ценсиРуется

нась1ще|{ньлй

пар;

температуРа

стенки

посто

тнна;

в 11пенке

отсутствует

конвективнь:й

перенос

те|1лоть|'

г{ить]вается

только

перенос

те11лоть|

те]тлопровод|{остью

напРав'1ении,

нормальном

к поверхности

|тленки;

силь|

инерции

по сравнению

с силами

вязкосп.1

гравитации

пренебре-

жимо

м:шь|;

на

-вне1||ней

поверхности

!1ленки

отсшствует

касательное

напряжение'

т' е.

ме)кду

паром

|1ленкой

нет

тРения;

температура

внегдп*ей

поверхности

[1ленки

постоя1{на

р:вна

темпе-

ратуре

нась|ш(ения

пара;

силь]

поверхностного

натяжения

||пенки

не

влия!9т

на

характеР

ее те-

чения.

Ба

рис.

3.3

показана

схема

|ше[{о1|ной

ко}щенсации

по }{уссельц.

3па

допущения

зна1ительно

упрост'1ли

задач

позволи'1и

д'!я

о|1исания

те_

чения

)ю'1дкости

|1пенке

испопьзовать

с'1едующее

дтффере:щиапьное

ур:|внение

движения:

"-++(р,._рп)8:0.

[|ос:те

интегрирования

(з'6)

использов:|ния

уР[шнения

матери!|пьного

бал:анса

ш|я

|шенки

и вь1полнения

некоторь|х

преобразова*й

щ.''*

$.ф

(3.5)

полувается

з:висимость

дл|я

расчета

среднего

коэффициента

те|1лоотдац,1

при

ко}!денсации

неподви)кного

пара

на

вертик{шьной

стенке

вь:сотой

(3.6)

ивео

(з.7)

&я

гшоской

сте:п<и

углом'накпона

горизонту

коэффициент

те11поотдати

определяется

как

4р:

&""р/тп

(3.8)

.[1дя

горизонтальной

трубьл

[!уссепьт

)д!еп

пеРеменное

значени

утла 9

по

периметру

полу1{ш1

з;висимость

д/|я

Расчета

в|!де

а"',:

3,728

(3.я)

где сгор

_,к9эффициент

те!1поотддшт,8т]

(м2.();

р*

!1потность

кон-

денсата'

кг/м";

,Р

скрь|тая

тет1лота

парообразования,

.[я/кг]

\к

тет1попроводность

конденсата,

8т/(м.|()

;

д*

д,1намическая

вязкость

4рк

$п_

[

ьт)

Рис' 3.3.

€хемьт тшеночной конденса_

ции

по }{уссельту

на верш,1кальной

(а)

гюризонтальной

(ф

трубках

конденсата,

А.с|м2;

ускоре-

ние

силь! тяжестп, м|

с2; !||

температура

нась|ц|е[{ия пара'

'с;

г!,

температуРа

стенки'

с;-а

д{аметр

трубки,

м.

||ри

расчете

по

формулам

(з.7)_(3.9)

значения

рк,

\к

0вер:

А|

{тт[||л

и горизонт:}льной

трубки

4гоР

о,71А|

{ат[,',

где

А/пл

|п_|'ст]

д=

0шр

'п

ц)х

0ленна

кон0енсагпа

0ленка

кон0енсатпа

б)

д*

вьтбираютоя

по

средней температуре

!1ленки (ц+

[ст)|2,

а /

по

темперацре

нась1щения пара ,п.

Форгяульл

(3'7)_(3.9)

для

вертик:}пьной трубки мо)к}|о

предст€}вить

в виде

(3.10)

(3.11)

Фортшульт

(3.7)

_(3.1

1) отпасьтвают

процесс конденсации

(истого

пара'

свободного

от

неконденсирующихся

газов. [1ри

напит!ии

в паре

д:рке

не_

фльгцого количества неконденсиР).юцихся

газов

расчет

те|1лоотда1и

мо-

жет

произвош,|ться

по этим

фрмщам

тольк1:

с введением

соответствую-

щих

поправок'

)д!ить!ваюцшх ухуд|цающее

воздействие

газов

на

интен-

сивность конденсации. 3тот вопрос

Рассматривается

с]|едующих

главах.

Ана:тпзпру я

формуль:,

можно

у6едттться,,зто

коэффитщент

те|1поотда||и

з:}висит

от

физитеских

сБойств конденсата'

температурного

напора

А/,'

и характерного

гео]!'етРического

размеРа

4(ф,

Раснеть|

показь!в:!ют'

что с

увеличением

температурь| пара

при

(а^[лл)

со1$1

коэффициент

те|1лоотда\[и

возрастает. €

увелинениемт

ё(ф

А[ а

1|адает.

€

целъдо

)|гочнен1!,я

допо'1нения

теории

[{уссет:ьта

по конденсации

не!тодвил<пого

пара был^

проведено мно'0

теоретш|еских

и эксперименталь1'ь!х

исФ1едовавий.

Ёа

ръхс'

3,4 сопоставляртся

результатьт расчета

по Ёуссельц

с опь1п!ь|ми

д:!ннь!ми дФ

вя{ги

авк)ров.

3:ад:о,

что

паряду

с совпаде'|ием

д:||{нь1х

имеется

и существенньй

разброс

:х

по

обе

сторонь1 от

расчеп{ой

кривой.

Анализ

эп{х

дан|{ь|х

подтверди.,1'

что

д'!я

с'1у!ая конденсации водянь1х паров

(Рт1

)

1) три

знаиениях

тираметров

г/(€Ас)

)

5 влиятпленеучтеннь1х }1уссш:ьтог:

факторов

на

коэфф*п|иент

те|ш1о-

отдачи

при

тш:еночлой конденсации м:ш|о

эти

факторьт

могут

не прини1\'а1ъся

раФ

чеге ко||денФ}иии по.формулам

(3'7)

(3.1

.]1ействитет:ы*ые

усповия

конде|{са|ши

пара в

конденсат0рах

сущес!венно отпи-

ч1!|отся

от

при}{ятъ'х

Ёуссо:ьтом. 3десь появллотся

новь|е

факторь::

мнот0ряд!|ос1ъ

щуб:ъ:х

пу|!ков' скорость пара' н:ш!и!!ие воздуха

в паре и

т.

д.'

которь|е

суц{ествен|!о

оФ1ож|{я1от

процесс ко1ценсации по сравнению

о иде!}лизированнь1м.

[|оэтому

фр-

Р2*г

7'3*в