Теплоотдача при кипении жидкости

Этот вид теплоотдачи отличается высокой интенсивностью и встречается в химической технологии, например при проведении таких процессов как выпаривание, перегонка жидкостей, в испарителях холодильных установок и др.

Кипение – это испарение в объем жидкости с образованием паравоздушных пузырьков.

Условие: 1) Тжидкости Тнасыщения;

2) необходимо наличие центров парообразования.

Различают два вида кипения:

1. Объемное (по всему объему жидкости)

2. Поверхностное (на теплопередающей поверхности)

зависит от разности температур

1 – пузырьковый большое количество пузырьков

2 – пленочный ↑Т приводит к слиянию пузырьков и образованию плохо проводящей теплопленки перегретого пара, т.е. появляется дополнительное термическое сопротивление.

Коэффициент теплоотдачи при кипени определяется

где P – давление жидкости;

q – плотность теплового потока;

A, n, m – эмпирические коэффициенты.

Давление увеличивается, следовательно, увеличивается коэффициент теплоотдачи при кипении, (т.к. температура кипения увеличивается, межмолекулярное взаимодействие уменьшается, следовательно, увеличивается интенсивность парообразования).

Увеличение шероховатости приведет к увеличению коэффициента теплоотдачи (т.к. больше центров парообразования).

Лекция №3

Теплопередача.

Средняя движущая сила тепловых процессов

Промышленные способы подвода и отвода тепла

Теплопередача

В тепловых процессах осуществляется передача тепла – теплопередача от одного теплоносителя к другому, причем эти теплоносители в большинстве случаев разделены перегородкой – стенкой аппарата или стенкой трубы.

(Рассмотрим перенос теплоты при установившемся процессе через плоскую стенку).

Полагаем, что t₁>t₂ (t₁ и t₂ – температура горячего и холодного теплоносителя соответственно), λ=const.

1. Количество теплоты, передаваемое за время τ от горячего теплоносителя стенке:

или

2. Это же количество теплоты пройдет через стенку в результате теплопроводности:

или

3. Количество теплоты, отдаваемое стенкой холодному (менее нагретому) теплоносителю, определяется по формуле:

или

(Левая часть каждого из этих уравнений выражает термическое сопротивление соответствующей стадии. Сложив их, найдем общее термическое сопротивление процессу теплопередачи):

Переписав последнее уравнение относительно теплового потока Q, получим:

.

Обозначив

[Вт/(м²град)] – коэффициент теплопередачи (1)

окончательно получим

(2)

Выражение (1) называют уравнением аддитивности термических сопротивлений. В этом уравнении знаменатель представляет собой суммарное термическое сопротивление.

К=1/R ; (3)

Термическое сопротивление r будет определять лимитирующую стадию.

Физический смысл К:

К – количество тепла, которое переносится через единицу теплопередающей поверхности от одной среды к другой при разности температур между ними в 1 град; характеризует интенсивность процесса.

– основной размер аппарата

Цель: не только рассчитать К, но и параметры.

Задача надо путем повышения скорости процесса.

Интенсифицировать процесс необходимо со стороны газа.

λ_г << λ_ж, α₁ << α₂

Коэффициент теплоотдачи определяется термическим сопротивлением этой стенки.