Пленочное кипение и конденсация в зернистом слое тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.14 ВАК РФ

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК. СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ. ИНСТИТУТ ТЕПЛОФИЗИКИ им. С. С. КУТАТЕЛАДЗЕ.

На правах рукописи. УДК 532. 546: 536. 242.

РГБ ОД .

3 1 т 1355

ПЕТРИК ПАВЕЛ ТРОФИМОВИЧ

ПЛЕНОЧНОЕ КИПЕНИЕ И КОНДЕНСАЦИЯ В ЗЕРНИСТОМ СЛОЕ

01. 04. 14—теплофизика и молекулярная физика.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук.

Новосибирск 1995 г.

Работа выполнена в Институте теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН.

Официальные оппоненты:

1. доктор технических наук, профессор И. И. Гогонин

2. доктор технических наук, профессор А. Р. Дорохов

3. доктор технических наук, профессор А. Г. Кирдяшкин

Ведущ&я организация—НИИ прикладной математики, и механики при Томском государственном университете.

Защита состоится ■ /V « с&и^гНЛ/ИК_¡995 г.

в—Л._часов _минут на заседании специализированного совета Д.002.65.01 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Институте теплофизики имени С. С. Кутателадзе СО РАН.

630090, г. Новосибирск, проспект академика .Лаврентьева, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН.

Автореферат разослан „3^" , 1995 г.

Ученый секретарь специализированного совета,

доктор физ.-мат. наук. Р. Г. ШАРАФУТДИНОВ.

> *

Общая хатктеписшка работы.

Актуальность работы.

За последнее время в химической промышленности, металлургии, энергетике, пищевой промышленности расширяется использование зернистых материалов разной степени дисперсности и структуры. В частности, зернистые материалы применяются для проведения различных процессов в тепло-и массообменных аппаратах насадоч-ного типа, химических реакторах с зернистыми слоями катализатора, в регенеративных теплообменных аппаратах и т.п. В горном деле, с целью интенсификации нефтеотдачи нефтяных пластов и увеличения добычи вязких сортов нефти с глубоких горизонтов, з последнее время получают широкое применение методы разогрева горных пород с зернистой структурой, путем подачи пара в породу и передачи ей тепла за счет теплоты конденсации. Одним из новых промышленных источников энергии, в настоящее время, становится использование тепла горных пород, т.н. геотермальных источников тепла. Для понимания процессов, происходящих в разогретых горных породах при подаче в них теплоносителей, необходимо изучение закономерностей теплообмена при кипении и конденсации в таких условиях.

В настоящее время имеется ряд работ, посвященных исследованию теплообмена при пленочном кипении и конденсации пара на поверхности, помещенной в зернистый слой. Теоретически эти процессы были рассмотрены в работах Е. Парминтера, П. Ченга и В.Е. Накорякова. Однако экспериментальной проверки этих аналитических исследований, автором в литературе не обнаружено.

Цель работы.

Задачей настоящего исследования является получение опытных данных для определения теплообмена при пленочном кипении и конденсации на поверхностях, помещенных в зернистый слой с достаточной степенью достоверности при существенном изменении параметров, влияющих на процесс, позволяющих установить общие фундаментальные закономерности теплообмена. Исследование влияния не конденсирующихся примесей на теплообмен при конденсации пара из парогазовых смесей. Определение достоверности имеющихся теоретических решений и области их применения.

Наличная новизна.

1. Впервые получены экспериментальные данные по исследованию теплообмена при конденсации неподвижного чистого пара на наклонной плоской поверхности, помещенной з зернистый слой. Показано, что в случае когда толщина пленки конденсата много больше диаметра частицы слоя, соблюдается закономерность теплообмена соответствующая теории В.Е.Накорякова, П.Ченга, а при малых толщинах пленки, теплообмен соответствует процессу конденсации на гладкой пластине, но происходит с несколько большей интенсивностью.

2. Впервые получены экспериментальные данные по теплообмену при конденсации чистого пара на вертикальных и горизонтальных трубах, помещенных в зернистый слой. Экспериментально показано, что на теплообмен в этом случае оказывают значительное влияние радиальные потоки конденсата, образующиеся за счет действия поверхностных сил. Установлено, что в одинаковых условиях в присутствии зернистого слоя на трубе, теплообмен может происходить значительно интенсивней, чем на трубе без слоя.

3. Впервые получены экспериментальные данные по теплообмену при конденсации пара из парогазовых смесей на трубе в зернистом слое. Показано, что не конденсирующиеся примеси оказывают более значительное влияние на теплообмен чем при конденсации на гладких трубах без слоя.

4. Впервые получены экспериментальные данные по теплообмену при пленочном кипении в рамках задачи Парминтера-Накорякова. Показано удовлетворительное совпадение теории и эксперимента.

Автор эти,'.тает.

1. Методы проведения опытов по изучению пленочного кипения и конденсации на поверхностях, помещенных в зернистый слой, учитывающие особенности процессов переноса в зернистой среде и на их основе созданное аппаратурное оформление эксперимента.

2. Результаты экспериментального исследования теплообмена при конденсации чистого пара и пара из парогазовой смеси на поверхностях, помещенных в зернистый.слой.

3. Результаты экспериментального исследования теплообмена при пленочном кипении на наклонной пластине в зернистом слое.

Практическая ценность.

1.Результаты работы Еключены в справочник С. С Кутателадзе

"Теплопередача и гидродинамическое сопротивление". М.Энергоато-миздат, 1990 г. и монографию В.Е. Накоряков, A.B. Горин "Тепло-массоперенос в двухфазных потоках". Новосибирск. 1994г.

2.Вывод о существовании интенсифицирующего воздействия зернистого слоя на теплообмен при конденсации на трубах важен при проектировании промышленных конденсаторов. Он указывает на возможность значительного снижения теплообменной поверхности конденсатора.

По результатам исследований получен Патент Российской Федерации №2000530, 1993 г. на конструкцию кожухотрубного конденсатора, межтрубное пространство которого заполнено зернистым слоем. Применение зернистого слоя в предлагаемой конструкции позволяет интенсифицировать теплообмен, по сравнению с аналогичными конденсаторами с гладкими трубами, в несколько-раз.

3.В работе показано, что при наличии в паре не конденсирующихся примесей большая их часть при конденсации сосредотачивается в окрестности трубы с зернистым слоем. Этот вывод позволяет создать устройство, дающее возможность локализовать примеси в малом объеме конденсатора с целью их удаления, что позволяет решить задачу разделения парогазозых смесей с малым содержанием не конденсирующихся примесей. Проведенные исследования дали возможность разработать устройство позволяющее выводить из рабочего пространства конденсатора не конденсирующиеся примеси. Получены положительные решения по двум заявкам на изобретение.

4.Результаты работы включены в курс лекций по процессам и аппаратам химической технологии для студентов специальности 1705 Кузбасского государственного технического университета.

Аппуобсщця работы.

Результаты исследования опубликованы в 25 статьях. Работа докладывалась на второй Всесоюзной конференции "Теплофизика и гидрогазодинамика процессов кипения и конденсации." Рига, 1988г. ( два доклада). На сибирских региональных семинарах кафедр теплофизического профиля 1986, 1990 гг. (по два доклада). На всесоюзной конференции "Теплообмен и теплофизические свойства пористых материалов" - Новосибирск, 1992 г. ( два доклада), на 2-м Международном семинаре "Охлаждение электроники. Высокоэффективные технологии", г. Новосибирск, 1993 г. На международ-

ной юбилейной конференции по тепло-и массообмену посвященной 80 -летию со дня рождения академика С. С. Кутателадзе. г.Новосибирск, 1994г.. На девяти научных конференциях Кузбасского государственного технического университета, г. Кемерово. 1984-1995 г.г. На первой Всероссийской национальной конференции по теп-ло-массообмену, Москва, 1994г.

Объем уаботы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов. Общий объем диссертации составляет 177 страниц текста, в том числе 59 рисунков, 6 таблиц и список цитируемой литературы из 132 наименований.

Содержание уаботы..

В первой главе рассматривается теплообмен при конденсации пара на пластине, помещенной в зернистый слой. В основу расчетов конденсационных процессов в том случае, когда при конденсации на охлаждаемой поверхности образуется сплошная пленка жидкости. лежат физические представления, впервые изложенные и сформулированные Нуссельтом.

При рассмотрении различных процессов в зернистых слоях, например, теплопереноса и гидродинамики текущей в них жидкости широко используются различные модели зернистых сред. Как правило, эквивалентом зернистого слоя принимается система каналов, ориентированных определенным образом. В.Е.Накоряковым впервые было предложено теоретическое решение задачи, где рассматривается процесс конденсации пара на поверхности наклонной пластины, с размещенной на ней пористой средой в виде щелей, образованных "нетеплопроводными" ребрами, примыкающими к гладкой поверхности. Для условий, когда пленка конденсата имеет толщину гораздо большую, чем ширина щели, были получены аналитические выражения для определения скорости течения пленки конденсата

и^Ьг/(Зи) (1)

и среднего коэффициента теплоотдачи

Nu=(2Ar•PrKu)1/г

(2)

Здесь Ь-полуширина щели, м; Ни- Аг' /р) /V2,

Рг=у/а, Ки=г/(с&Г) - числа Нуссельта, Архимеда, Прандля и Кута-теладзе соответственно, к=Ъг/3 - проницаемость пористой среды в виде щелей, м2. ¡д^я соэ^проекция вектора ускорения свободного падения на ось совпадающую с направлением потока жидкости.

Определяющее влияние гидродинамики стекающей пленки жидкости на теплообмен при конденсации было показано Нуссельтом.

С целью изучения гидродинамики нами была изготовлена экспериментальная установка для изучения параметров стекающей жидкости в узкой щели.

Установка представляет собой закрытый по жидкости циркуляционный контур, снабженный рабочим участком, который представлял собой щель образованную двумя ребрами между которыми в нижней части размещалась прокладка определенной толщины.'

Измеряли толщину пленки и расход жидкости. Сравнение результатов эксперимента с теоретическими данными показало что экспериментальные данные удовлетворительно совпадают с зависимостью (1).

Из полученных на модели пористой среды результатов по исследованию гидродинамики течения пленки жидкости можно предположить, что в реальном пористом слое использование- фильтрационных законов для описания гидродинамики будет возможно при близких к модели соотношениях толщины пленки к определяющему размеру пористой среды. На основании этого предположения в дальнейшем была построена методика экспериментов с применением реальных пористых сред в виде зернистых слоев.

В развитие этой работы, В.Е.Накоряковым рассмотрена задача о пленочной конденсации пара на наклонной плоской поверхности, помещенной в зернистый слой. В рамках допущений Нуссельта, принимая справедливость уравнения Бринкмана для описания скорости течения пленки конденсата, с учетом конвективной составляющей теплообмена, была получена зависимость для расчета коэффициента теплоотдачи для случая толстых пленок жидкости, когда толщина пленки много больше размера элемента зернистого слоя.

}!ц=[Рйг* Рг-Уи ( 1ц.П с;/гг..) и/г

ИЛИ

=2(1+0. 5/Ки)/Ее (4)

здесь Г = (ыу2)/р) ] -модифицированное число Нуссель-та, к-проницаемость зернистого слоя, м2, Л - коэффициент эффективный теплопроводности, Вт/(мК), член (1+0.5/Ки) учитывает конвективную составляющую теплообмена.

При сравнении полученных выражений с решением задачи о конденсации в цели не трудно видеть, что выражения, полученные для расчета конденсации в зернистой среде, отличаются лишь тем, что здесь принята эффективная теплопроводность вместо теплопроводности жидкости и учтена конвективная составляющая теплообмена.

П.Ченгом приводится решение задачи о конденсации пара на поверхности клина и конуса, помещенных в пористую среду. Для случая соблюдения условия 0<Ки< оо , им предложена расчетная зависимость

А'и= {2Аг'РгКи[1 +2/(ИКи) ] }*/г (5)

{

Сопоставление расчетных формул (3) и (5) показывает, что для случая когда Ки>3 различие результатов расчета по этим зависимостям составит около 5%. Идентичность этих ' зависимостей обусловлена тем, что авторы исходили из практически одинаковых исходных предположений.

В общедоступной литературе известна экспериментальная работа, где пленочная конденсация на вертикальной изотермической поверхности, погруженной в слой зернистого материала, была экспериментально исследована Пламбом, Ба£шетгом и Шекаризом с рабочим веществом К-11. Эксперименты проводились на вертикальной пластине длиной 76 мм и шириной 57 мм. 'Высота слоя засыпки составляла 25 мм.

Сравнивая результаты опытных данных с теоретической зависимостью (5), авторы не получили их удовлетворительного согласования. Несовпадение теории с экспериментом, на наш взгляд, могло быть по той причине, что авторы, на столь малой длине рабочего участка, не по.п^-цлпи лпрнп^ иоилоуло^а т?.ксГ" тс.т."""'

• ■

пленки конденсата, при которых гидродинамика в ней подчинялась

бы фильтрационным законам, как это предполагалось при теоретическом рассмотрении задачи. Кроме того можно предположить, что авторы указанной работы в процессе опытов необеспечили достаточную герметизацию стенда, работающего под вакуумом, что привело к проникновению в рабочий объем конденсатора атмосферного воздуха. Последнее предположение, в частности, основано на сравнении опытных данных рассматриваемой работы с нашими данными, полученными в опытах при конденсации пара й-12 из паровоздушных смесей. Проведенное сравнение показывает, что закономерности теплообмена в рассматриваемой работе схожи с полученными при конденсации из смесей.

Других экспериментальных работ по исследованию теплообмена при конденсации пара на поверхности, помещенной в зернистый слой, в литературе автором не обнаружено.

Для проведения экспериментальных исследований теплообмена при конденсации пара на пластине в зернистой среде был изготовлен автоматизированный стенд, представленный на рис.1.

Рабочий участок, схема которого изображена на рис.2, состоит из трубы 1 прямоугольного сечения, покрытой с трех сторон теплоизоляцией 2. К четвертой стороне трубы приклеены тепломеры 6 для измерения теплового потока, состоящие из прокладок, на которых с двух сторон размещены термометры сопротивления. На тепломеры крепится медная пластина 10 с зачеканенными в нее термопарами 4 для измерения температуры стенки. По бокам прямоугольной трубы установлены стенки 8 из стеклопластика. Сверху на стенки жестко крепится металлическая решетка 7. в нижнем конце рабочего участка установлена сетка для удержания зернистого материала 11, размещенного между медной пластиной 10 и решеткой 7. Для измерения профилей температуры по толщине слоя конденсата над серединой каждого тепломера, кроме первого, установлены гребенки 5 с термопарами.

Рабочий участок так же снабжен штуцерами 3 и 9, к которым он подключался к воздушному контуру с целью определения проницаемости, путем измерении удельного гидравлического сопротивления слоя .

При проведении опытов измерялись следующие параметры: температура поверхности пластины, на которой происходил процесс конденсации, тепловой поток, давление паоа в конденсатоое. тем-

пература воды на входе и выходе рабочего участка, расход охлаждающей воды, температура и расход воды, подаваемой в трубное пространство испарителя, температура в пленке конденсата на рабочем участке и угол наклона рабочего участка.

Основной задачей измерений являлось определение теплового потока и температурного напора, что позволяло вычислить средний коэффициент теплоотдачи. Температура пластины определялась по средним показаниям термопар, зачеканенных по ее длине. Общая длина рабочего участка делилась на две или четыре равные части в зависимости от количества установленных тепломеров, что давало . возможность в одном опыте, используя один рабочий участок, определять коэффициент теплоотдачи ка пластинах различной длины.

В экспериментах было использовано восемь ■различных типов зернистых слоев, отличающихся друг от друга формой, размером и материалом частиц их составляющих.

Проницаемость зернистых слоев определяли после упаковки зернистым слоем рабочего участка путем определения гидравлического сопротивления слоя, для чего рабочий участок, снабженный специальными штуцерами подключался к измерительному воздушному контуру и расчетным путем в соответствии с уравнением Эргуна

¿P/L=A (l-m)z щ/ (т3аг)+Б(1 -т) риг /.(m3d) (6)

(т -пористость зернистого слоя)

с полученными нами опытным путем значениями коэффициентов А и В, которые для используемых в наших экспериментах зернистых слоев нашего составили величины близкие к 180 и 2.2 соответс-венно.

Следует отметить, что при расчетах для случая конденсации на пластине с малым углом наклона к горизонту, из-за малой скорости течения жидкости, с достаточной точностью можно воспользоваться только первым слагаемым уравнения (6), которое, по существу, представляет собой одно из выражений закона фильтрации Дарси.

Пористость слоев определяли опытным путем по общепринятым методикам.

• •

Определение коэффициента эффективной теплопроводности в

наших опытах осуществлялось посредством измерения температуры по толщине пленки-конденсата и измерения теплового потока.

Для измерения температуры конденсата по толщине зернистого слоя, на определенной высоте от стенки над серединой тепломеров, были установлены рамки с термопарами. Тепловой поток принимался равным тепловому потоку, замеренному тепломером.

На рисунке 3 представлены характерные графики распределения температур по толщине пленки конденсата. Из графиков видно, что профиль распределения температур по толщине пленки конденсата состоит из двух зон. Тонкой пристенной зоны, где наблюдается более интенсивный рост температуры по толщине пленки и верхней, занимающей почти всю пленку, зоны, где рост температуры менее интенсивен, а следовательно большая эффективная теплопроводность. Причем распределение температур в обеих зонах, как видно из графиков, приближенно можно считать линейным.

На графике (рис.4) представлены результаты наших опытов, . обработанных в безразмерных координатах Ш = f(АгРгКи). предложенных С.С.Кутателадзе для обработки экспериментальных данных по конденсации пара на гладких поверхностях. Сплошная линия на графике соответствует расчету, сделанному па теории Нуссельта для случая конденсации пара на гладкой свободной поверхности.

На графике наблюдается большое расхождение полученных нами данных с расчетами по теории Нуссельта. Рассматривая график, для случая, когда использовался зернистый слой из шариков диаметром 3.2 мм, можно отметить, что часть экспериментальных точек расположена несколько выше линии, построенной по теории Нуссельта. и параллельно ей, для другой же части с увеличением толщины пленки (уменьшение комплекса АгРгКи) характер зависимости Ш от АгРгКи изменяется, причем, вначале для больших длин участков, а затем и для участков, имеющих меньшую длину. Факт соблюдения характера зависимости, аналогичной теории Нуссельта, можно объяснить тем, что при очень малых толщинах пленки и, соответственно, малых отношениях б/й (б-толщина пленки, м), редко расположенные элемента зернистого слоя, где расстояние между центрами сферических частиц много больше толщины пленки, практически не оказывают тормозящего влияния на движение пленки конденсата, однако, жидкость в окрестностях частиц за счет ка-

ттт* п пппииу гчг п г"1 ПШ^^ОФПО и о пг* ТТП'/О^. ПУЛ1 V \ Г1Г2 иТД/1 ТП ТГГИ^М

пленки в промежутках между частицами и, следовательно, к возрастанию теплоотдачи. Т.е в данном случае частицы зернистого слоя выступают в роли своеобразного'оребрения. Факт такой интенсификации теплообмена получен в работах Риферта, где опыты проводились на горизонтальных трубах, на наружную поверхность которых наматывалась проволока. Визуальные наблюдения в этих экспериментах показали, что в местах контакта проволоки-с поверхностью трубы наблюдалось капиллярное поднятие жидкости, а в промежутках между витками проволоки пленка становилась тоньше. Коэффициент теплоотдачи в опытах с проволокой был выше значений коэффициента теплоотдачи для труб без проволоки.

Для определения влияния теплопроводности материала частиц на интенсификацию теплообмена в случае, когда конденсация идет в условиях тонких пленок были проведены опыты со слоями из стеклянных и металлических шариков одинакового размера (й=3.2мм). Теплопроводность материала частиц отличалась в 46 раз. На графике (рис.4 ) приведено сравнение этих измерений. Видно, что точки отражающие.опытные данные с применением металлических шариков лежат всего на 25-30% выше данных для слоя из стеклянных шариков. Т.е. из опыта видно, что большое различие теплопроводности материала мало влияет на интенсивность теплообмена.

■ К отклонению от зависимости Ш (АгРгКи.)1/4 приводит изменение характера течения пленки конденсата. Рост толщины пленки приводит к увеличению поверхности контакта жидкости с частицами слоя и поэтому трение на границе жидкость-зернистая среда начинает играть существенную роль, что существенно изменяет характер течения пленки, а следовательно и закономерность теплообмена.

На рис.5 приведено сравнение опытных данных полученных при условии толстых пленок конденсата с расчетами по (3).

Из графиков видно,что все экспериментальные данные обобщаются в приведенных координатах, а линия, проведенная по теоретической зависимости, полученной В.Е.Накоряковым, удовлетворительно, в пределах погрешности эксперимента, совпадает с опытными данными.

Во второй главе приводятся результаты исследования тепло-

>1ЙЧШО гч-11/ ^пцповояттои ПЯПЯ Н9 тПУбо р гаргшир.тш СПОР ППИНИМЯЯ

во внимание результаты наших исследований гидродинамики течения пленки жидкости по вертикальному цилиндру в зернистой среде, где было показано существование поперечного оттока жидкости от цилиндра в объем слоя, основываясь на решениях В.Накорякова, . 0.Н.Цой теоретически исследовал предложенную нами модель теплообмена при пленочной конденсации насыщенного пара на вертикальном цилиндре, погруженном в зернистый слой с учетом нелинейности закона сопротивления при фильтрации жидкости в зернистой среде и получил уравнение для определения толщины пленки конденсата

<шйг=(ки&1пй)-у (7)

здесь Л=(К+б)/Н, г=га/(Кги), у=УН/а - безразмерные переменные, /?- радиус трубы, м, V - скорость отвода конденсата, м/с, а -эффективный коэффициент температуропроводности, мг/с.

Для экспериментального исследования теплообмена при конденсации на трубе, помещенной в зернистый слой, было использовано два отдельных экспериментальных стенда, предназначенных для исследования процесса на трубах различного диаметра и длины. Схема одного из них представлена на рис.6.

Основной частью стенда является подвешенная на шарнирной опоре емкость, состоящая из двух, сообщающихся друг с другом полостей, выполняющих роль парогенератора и конденсатора. В конденсаторе было установлено два опытных участка, причем один из них являлся рабочим, а другой контрольным.

Рабочий участок состоял из медной трубы, на которую был надет чехол из сетки, закрытой с торцов заглушками. В полость между чехлом и трубой засыпался зернистый слой.

Контрольным участком являлась свободная от зернистого слоя труба, размеры и материал которой соответствовали трубе на рабочем участке.

В процессе эксперимента производили измерения расхода охлаждающей воды, ее температуры на входе и выходе рабочего или контрольного участка, температуры стенки трубы, давления в емкости конденсатора. Температуру пара в конденсаторе определяли с помощью измерения давления насыщения, с последующим расчетом температуры по Р-Т зависимости рабочего вещества. Удельный теп-

ловой поток определялся по изменению энтальпии охлаждающей воды. Температура стенки трубы определялась по осредненным показаниям термопар.

С целью контроля за правильностью проводимых измерений, перед основными опытами проводились эксперименты на трубе контрольного участка. Результаты этих опытов сравнивались с данными других авторов.

Для предварительного анализа результатов полученных в эксперименте, представим опытные-данные в координатах Vu'=f(Re), применяемых большинством исследователей для обработки и обобщения опытов по конденсации на гладких поверхностях. На рис. 7 и 8 приведены данные опытов для слов из шариков диаметром 1.1 мм и 3.2 мм для вертикальных и горизонтальных труб. Из графика (рис. 7) видно, что экспериментальные точки укладываются на кривую, которая может быть разбита на несколько отрезков, каждый из которых представляет свою закономерность теплообмена.

Линия 1 приближенно соответствует зависимости Nu' = const, линия 2 отвечает зависимости Nu'~Re~1/3 , линия 3 зависимости Nu'^Re'1, а линия 4 как и 1 соответствует Nu* - const, но опытные данные расположены.значительно ниже, чем в случае 1.

Необходимо отметить, что в зависимости Nu'=f(Re) показатель степени при критерии Re равный -1/3 соответствует решению Нуссельта для конденсации ни гладких трубах, а в случае равенства показателя -1 зависимость отвечает формуле (4) В.Е.Накоря-кова.

Для сравнения, на графике нанесены данные, полученные при конденсации пара на контрольном участке (гладкая труба) при одинаковой температуре насыщения. Видно, что эти данные расположены значительно ниже данных с зернистым слоем.

Опытные данные ( рис.8) представленные для случая, когда зернистый слой состоял из шариков диаметром 3.2 мм показывают, что во всем диапазоне изменения критериев Re соблюдается режим теплообмена, при котором число Ни* остается практически неизменным.

Анализируя вышеизложенное, можно прийти к выводу, что теплообмен при конденсации на трубах в зернистом слое имеет сложный характер и не описывается какой либо одной, имеющейся . на сегодня теоретической зависимостью. Очевидно, что для описания

всех, полученных нами опытных данных, ■ потребуется ряд различных закономерностей, характер и структура которых будет зависеть, в первую очередь от того, в какой гидродинамической обстановке происходит процесс конденсации. '

В литературе высказывается ряд предположений о поведении пленки жидкости, стекающей по поверхности, находящейся в пористой среде. Однако объяснить все разнообразие закономерностей, проявляющихся при конденсации в условиях присутствия на поверхности конденсации зернистого слоя, основываясь на этих предположениях крайне затруднительно так как они имеют весьма приближенный характер. Таким образом, потребовались дополнительные исследования гидродинамики пленочного течения в условиях близких к условиям эксперимента по изучению теплообмена при конденсации.

С целью определения особенностей характера отекания пленки жидкости по поверхности вертикального цилиндра, нами были проведены опыты на специально созданной для этих опытов экспериментальной установке.

Смоделировать гидродинамику процесса пленочной конденсации на вертикальной трубе позволило использование трубы с пористыми стенками, во внутреннюю полость которой, под давлением, подавалась рабочая жидкость, фильтруясь через пористую стенку, она образовывала на внешней поверхности трубы стекающую пленку. На трубу был одет с зазором около 45 мм сетчатый чехол. В зазор между чехлом и трубой засыпался зернистый слой. В нижней части рабочий участок был снабжен специальным устройством, позволяющим разделить потоки жидкости текущей по стенке трубы и на пе-реферии от нее.

В эксперименте измеряли общий расход рабочей жидкости, расход стекающей жидкости по цилиндру и по периферии.

В процессе опытов было отмечено, что по мере увеличения расхода, существует три режима течения жидкости: В первом режиме, вся жидкость уходит на пропитку зернистого слоя и полностью отводится от цилиндра; во втором режиме часть жидкости, с постоянным расходом пропитывает слой, а другая часть стекает по цилиндру з виде сплошной пленки и в третьем режиме жидкость стекает сплошным потоком, заполняя весь обьем слоя.

Такое явление может'возникать и в случае конденсации пара

на трубе в зернистом слое. На наличие поперечного потока при конденсации на вертикальной трубе указывает своеобразный профиль распределения температур измеренный по толщине слоя. Опытные данные отличаются от аналогичных данных, полученных при конденсации на наклонной пластине, где достаточно четко проявляются две зоны с различными закономерностями распределения температур, возникающих из-за различия теплового сопротивления вблизи поверхности конденсации и на некотором удалении от нее, в основном потоке конденсата. В случае конденсации на трубе появляется третья зона, которая характеризуется тем, что в ней температура, на достаточно большей протяженности, остается практически постоянной, но не достигает температуры насыщения. Такое распределение температур может быть вызвано тем, что замеры температуры производились в условиях, в которых отведенный от пленки переохлажденный конденсат, стекает в зернистом слое отдельными струями, образуя зону с двухфазным потоком.

На рисунке 9 представлены характерные графики распределения термических сопротивлений, полученных в наших опытах при конденсации на горизонтальной трубе в зернистом слое. Обращают на себя внимание особенности этих графиков. В верхней части трубы, во всех случаях, имеется ярко выраженный максимум дТ, значительно превышающий среднее значение дГ, а при некотором удалении от верха трубы, дТ уменьшается и принимая некоторое значение, для данного опыта, остается постоянным на большей части трубы. Такое распределение дГ, на наш взгляд, может быть объяснено тем, что в верхней части трубы, ' за счет капилярного подтягивания, образуется толстый слой, практически неподвижного, конденсата. С увеличением угла , радиально направленные поверхностные силы, отрывают от пленки, образующуюся при конденсации жидкость, и она стекает, на некотором удалении от трубы отдельными струями, неоказывая влияния на термическое сопротивление.

Оценка значений толщины пленки конденсата, стекающей по трубе показывает, что во всех наших опытах при конденсации на горизонтальных трубах, толщина пленки была значительно меньше размера зерна. По этой причине, зависимость (7), полученная для условий соблюдения законов фильтрации для описания гидродинамики течения жидкости, не может быть применена для обобщения на-

ших опытных данных.

Обработка экспериментальных данных по конденсации на пластине в случае тонких пленок показала, что эти данные соответствуют зависимости Нуссельта с некоторой поправкой, учитывающей влияние зернистого слоя на теплообмен. С учетом этого получили эмпирическую зависимость

М(й/В)3/5 = 2. 4[ (й/0)г АгРгКи]1 /4 (8)

расчет по которой представлен на графике (рис.10) сплошной линией. Видно удовлетворительное совпадение опытных данных для зернистых слоев из шариков 1.1мм и 0.8мм. с расчетной зависимостью (8). Данные для зернистых слоев, состоящих из шариков 3.2мм, приближенно соответствует зависимости

Ми(й/П)3/5 = 750 ■ (9)

Сравнение опытных данных с аналитической зависимостью (7), выведенной для обработки экспериментальных данных при конденсации на вертикальной трубе, помещенной в зернистый слой, представлено на рис.11. Обыкновенное дифференциальное уравнение (7) решалось численным методом Рунге-Кутта.

Значение безразмерной скорости отсоса находилось из сравнения с опытными данными по средней теплоотдаче и было принято равным 0.15. Значения коэффициентов эффективной теплопроводности приняты из опытов при конденсации на наклонной пластине. Из графиков видно удовлетворительное совпадение опытных данных с теорией.

Третья глава посвящена исследованию теплообмена при конденсации пара из парогазовых смесей на горизонтальной трубе в зернистом слое.

Процессы конденсации из парогазовых смесей (ПГС) имеют широкое распространение. Практически, в большинстве случаев применения поверхностных конденсаторов в конденсирующемся паре содержится некоторое количество ке конденсирующихся, при данной температуре и давлении, компонентов. И роли таких компонентов чаще всего выступают либо газы-носители, в которых содержится конденсируемое вещество, на пример в аммиачном производстве.

либо примеси газов содержащихся в паре энергетических установок.

Процессам конденсации из ПГС посвящено большое число теоретических и экспериментальных работ, обзор которых достаточно полно представлен в литературе.

Результаты многочисленных экспериментальных исследований, широко представленных в литературе, показывают, что наличие в паре не конденсирующихся примесей значительно влияет на процесс на много снижая интенсивность теплообмена.

Особенность процесса в этих условиях связана с тем, из ядра потока смеси к холодной поверхности имеет место конвективный поток ПГС, в результате чего в окрестности поверхности конденсации возникает, в значительной степени влияющий на теплообмен, насыщенный не конденсирующимися примесями диффузионный пограничный слой. Таким образом, задача о теплообмене при конденсации из парогазовых смесей много сложнее чем для случая конденсации чистого пара и должна решаться как сопряженная задача. В данном случае общий коэффициент теплоотдачи зависит от двух термических сопротивлений, которые заложены в пленке конденсата, покрывающей теплообменную поверхность и в диффузионном пограничном слое, окружающем пленку. Сложная взаимная связь этих сопротивлений не позволяет с достаточной точностью задать распределение плотности потока массы конденсирующегося пара по поверхности конденсации без чего невозможно решение в общем случае диффузионной части задачи.

Еще более сложным для математического описания представляется задача о пленочной конденсации из ПГС на поверхностях, находящихся в слое зернистого материала. В этом случае процесс осложняется наличием поперечного потока жидкой фазы, возникающего в результате пропитки слоя под действием поверхностных сил. Таким образом, полное математическое описание этого процесса потребует дополнительных выражений, учитывающих взаимодействие потоков ПГС и жидкости.

Как отмечалось выше, при конденсации чистого пара на трубах, помещенных в зернистый слой, при определенных условиях, процесс протекает гораздо интенсивней чем на гладких трубах.То есть зернистый слой может быть применен для интенсификации теплообмена в конденсаторах. Однако известно, что при наличии не

конденсирующихся примесей интенсификаторы теплообмена, выполненные, как правило, в виде различных оребрений, часто становятся мало эффективными.

Теплообмен при конденсации из ПГС на поверхностях, помещенных в зернистый слой в настоящее время не изучен. Работ посвященных этой задаче автором в литературе не обнаружено.

Нами были проведены экспериментальные исследования теплообмена при конденсации пара хладона-12 из смеси с воздухом. Исследования проводились на стенде (рис.6). За основу была принята, описанная выше, методика проведения эксперимента на горизонтальной трубе, помещенной в зернистый сдой, которая была дополнена измерениями концентрации воздуха в рабочем объеме. Для подачи воздуха в рабочий обьем стенд был снабжен буферным сосудом со строго определенным внутренним объемом. Концентрация воздуха в конденсаторе определялась при заправке стенда по количеству воздуха перешедшего из буферного сосуда в обьем стенда.

В процессе экспериментов проводили контроль концентрации воздуха с помощью хромотографа. Температуру ПГС определяли несколькими термопарами, находящимися в объеме конденсатора. Опыты проводили при температуре ПГС равной 40 и 50 °С.

На графике (рис.12) приведено сравнение опытных данных с теорией Нуссельта для конденсации на гладкой трубе. Как видно из графика, значительное интенсифицирующее воздействие зернистого слоя на теплообмен при конденсации чистого пара практически полностью исчерпывается присутствием в.паре одного процента воздуха. Повышение концентрации газа приводит к дальнейшему ухудшению теплообмена, но в меньшей степени чем при малых концентрациях.

На рис. 13 приведена обработка данных в координатах Ш= ТЩе/у). Видно, что опытные данные обобщаются в этих координатах и описываются эмпирической зависимостью

Лги= 0. 0691п(Не/у)-0. 216 (10)

по которой проведена линия на графике.

В четвертой главе приводятся результаты исследования пленочного кипения на наклонной пластине, в зернистом слое.

Анализ известных экспериментальных работ посвященных исследованию теплообмена при кипении на поверхностях с пористым покрытием показывает, что полученные в разных работах данные и сделанные на их основе выводы отличаются друг от друга, а в некоторых случаях противоречат друг другу. Такое не соответствие в выводах возникает из-за различия условий проводимых экспериментов и невозможности учета влияния всех параметров на процесс в отдельных сериях экспериментальных исследований. Исходя из имеющихся опытных данных и теоретических предположений на процесс, происходящий при пленочном кипении на поверхностях в пористой среде, могут оказывать влияние физические свойства, гео-' метрические параметры, состояние поверхности, ориентация в пространстве тела, на котором происходит процесс, форма, размеры и ориентация пор и частиц, образующих пористую среду, толщина слоя, физические свойства пара и кипящей жидкости, режимы течения жидкости и пара их , давление, температура и т.д. Одно перечисление влияющих параметров, как правило, сложно взаимосвязанных между собой, показывает, что создание теории теплообмена при кипении на поверхности с пористым покрытием является задачей многоплановой и ее решение требует проведения дальнейших теоретических и экспериментальных исследований для создания модели, описывающий данный процесс.

Таким образом, сложность общего решения задачи о кипении на поверхностях в пористом слое требует ее упрощения и детального рассмотрения частных случаев.

В модели процесса, предложенной Е.М.- Парминтером и получившей дальнейшее развитие в работах В.Е.Накорякова, П.Ченга, В.Квока и др., рассматривается задача о пленочном кипении на поверхностях, помещенных в насыщенный жидкостью зернистый слой.

Решение Е.М. Парминтера во всем диапазоне изменения чисел Кутателадзе в безразмерной форме может быть записано в виде.

Ш= {[2Аг' РгКи (1+2/ (ЯКи) ] }1/г (11)

здесь Аг'.=д1екКр/р"~1)/уг критерий Архимеда.

Скорость пара в пленке определяется исходя из закона фильтрации Дарск. Однако известно, что в случае больших скоростей пара в пленке, становится значительным влияние инерционных сил

и по этой причине уравнение Дарси не может быть применено при расчете гидравлического сопротивления слоя. С учетом этого В.. Е. Накоряковым при теоретическом рассмотрении задачи о пленочном кипении в зернистой среде для наклонной, обращенной в низ греющей поверхностью пластины, предлагает для расчета скорости использовать уравнение (6). Им было получено более общее решение, которое в безразмерной форме может быть записано как

№а=[2РеКи(1+0.5/Ки)]1/г (12)

здесь Ре=и1/а - число Пекле.

Не трудно видеть, что условиях соблюдения закона сопротивления Дарси, при значениях Ки>3 отличие результатов расчетов по (11) и (12) составляет менее 5%. Однако, в реальных условиях, когда скорость пара в пленке велика, результаты расчета по (И) и (12) могут отличаться в несколько раз.

В предлагаемой работе рассматривается теплообмен при пленочном кипении на наклонной поверхности, обращенной греющей плоскостью вниз.

Для проведения экспериментальных исследований по изучению теплообмена при кипении в качестве опытной установки после некоторой модернизации был использован стенд, схема которого представлена на рис.1. При конструировании данного стенда нами предусмотрена возможность разворота его рабочих емкостей, подвешенных на шарнирной опоре, вокруг поперечной оси на любой угол, что позволило практически без значительных переделок использовать стенд для изучения процессов как кипения, так и конденсации. изменяя при этом функциональное назначение рабочих емкостей путем изменения порядка подвода и отвода тепла.

В процессе эксперимента, для определения средних коэффициентов теплоотдачи, проводили измерение тепловых потоков и температурных напоров. Методика и способы измерения всех параметров, необходимых для изучения процесса теплообмена при кипении аналогичны описанным измерениям при конденсации.

В качестве зернистых слоев использовали слои, состоящие из стеклянных шариков диаметром 0.8 мм и 1.1 мм.

На графике (рис.14) представлено сравнение экспериментальных данных по теплообмену при пленочном кипении в зернистой

среде с зависимостью (12). Видно, что опытные данные до значений комплекса Ре(Ки+о.5)=30000 в основном соответствуют теории, однако с увеличением значений этого комплекса наблюдается некоторое отклонение от теоретической зависимости, что в первую очередь может быть объяснено тем, что при больших значениях критерия Ре в пленке пара может изменяться гидродинамическая обстановка, а следовательно и закономерность теплообмена.

ВЫВОДЫ

1. Разработанная методика проведения экспериментов, учитывающая особенности переноса в зернистом слое и созданное на ее основе опытное оборудование, по?чолили провести комплексные исследования по гидродинамике и теплообмену при пленочном кипении -и конденсации на поверхностях, помещенных в зернистый слой.

2. Экспериментально установлено, что при течения пленки по вертикальной поверхности, помещенной в зернистый слой, в условиях подачи жидкости через пористую стенку, возможно существование радиальных потоков жидкости, отводимой зернистым слоем от поверхности с постоянной скоростью.

3. Опытным путем впервые установлено что при конденсации чистого пара на наклонной пластине, помещенной в зернистый слой, в зависимости от значения относительной толщины пленки конденсата, возможны два различных процесса. При малых значениях относительной толщины пленки закономерность теплообмена аналогична процессу на пластине без зернистого слоя, но протекает с большей интенсивностью. При больших толщинах пленки закономерность теплообмена изменяется и описывается уравнениями В.Е.Накорякова и Ченга для теплообмена при конденсации на поверхности в зернистом слое.

4. Проведенные в процессе опытов по конденсации и кипению измерения профиля температур по толщине пленкч позволили с дос-

таточной точностью определить коэффициенты эффективной теплопроводности зернистого слоя с текущей в нем жидкостью или пара, выявить наличие двух зон теплообмена с'различными коэффициентами теплопроводности и дать оценку вклада в процесс каждой из них.

5. Полученные результаты опытов и обработка данных по теплообмену при пленочном кипении на обращенной греющей поверхностью вниз наклонной пластине, помещенной в зернистый слой/ показали, что опытные данные удовлетворительно согласуются с теоретическими зависимостями В.Е. Накорякова и Е.Парминтера.

6.Впервые полученные экспериментальные данные по исследованию теплообмена при конденсации на вертикальных и горизонтальных трубах, помещенных в зернистый слой, позволили обнаружить четыре различных закономерности теплообмена при конденсации в этих условиях, различающиеся по мере роста относительной толщины пленки. Закономерности соответствуют результатам опытов по гидродинамике течения жидкости по поверхности, помещенной в зернистый слой. Получены зависимости для расчета теплообмена при конденсации пара на трубах в зернистом слое.

7.Экспериментально обнаружены режимы конденсации, в присутствии зернистого слоя,- в которых теплообмен происходит значительно интенсивней, чем на свободной гладкой поверхности.

8. Экспериментальные исследования теплообмена при конденсации пара из парогазовой смеси на горизонтальной трубе, помещенной в зернистый слой, позволили установить, что содержание не конденсирующихся примесей в паре оказывает гораздо большее влияние на теплообмен по сравнению со случаем конденсации на свободной поверхности.

Перечень публикаций, в которых излагается содержание работы.

1.В.В.Валуев, Петрик П.-Т. Экспериментальное исследование теплообмена между стенкой трубы и газожидкостным потоком, фильтрующимся через неподвижный зернистый слой. // Труды НИИВТ,вып. 151,Новосибирск, 1980. С. 258-267.

2. Петрик П.Т. Исследование конденсации пара на трубе // Интенсификация процессов и совершенствование оборудования пищевых и химических производств Кузбасса: Сб. научн. трудов - М. -

1981.- С. 96-110.

3. Накоряков В.Е.,Мухин В.А..Петрик П.Т. Теплообмен при конденсации неподвижного пара в узких щелях // Теплоперенос при испарении.- Новосибирск..1982.-С.61-69.

4. Мухин В.А., Накоряков В.Е., Петрик П.Т.. Сердаков Г.С. Конденсация пара на наклонной пластине, помещенной в пористую среду // Журн. прикл. механики и теорет. физики. - 1985,- №5. -С. 85-90.

5. Накоряков В. Е., Сердаков Г. С., Мухин В. А., Петрик П. Т. Пленочная конденсация на наклонной поверхности в пористой среде // Теплофизика и гидродинамика в процессах кипения и конденсации: Сб. Науч. Тр. - Новосибирск, 1985. - С. 110-125.

6. Лазарев"С.И., Петрик П.Т., Сердаков Г.С. Экспериментальное исследование интенсификации теплообмена при конденсации на трубах, помещенных в зернистый слой/ Вторая всесоюз. конфер. Теплофизика и гидрогазодинамика процессов кипения и конденсации. Рига, декабрь 26-28, 1988. - С. 11-13.

7.Петрик П.Т., Дворовенко И.В. Теплообмен при конденсации на пластине в зернистом слое СФТЖ.-1995 -№1. С.

8. Афанасьев Ю. 0., Богомолов А. Р., Петрик П..Т. Конденсация пара на цилиндре, помещенном в зернистый слой // Теплообмен и теплофизические свойства пористых материалов: Материалы Всесоюз. семин. - Новосибирск, 1992. - С.197-205.

Э.Петрик П.Т., Дворовенко И.В. Теплообмен при пленочном кипении в зернистой среде. СФТЖ -199b С.

10. Петрик П.Т., Афанасьев Ю.0., Богомолов А.Р., Дворовенко И.В. Устройство для удаления не конденсирующихся газов из конденсаторов: ИЛ №123-92 / Кемерово, ЦНТИ.

И. Петрик П.Т., Богомолов А.Р.,Сердаков Г.С.,Афанасьев Ю.0. Теплообмен при конденсации пара на трубках, погруженных в зернистый слой // Холодильная техника. - 1992. - №7, 8.-С. 16-18.

12. Nakoryakov V.Е., MukhinV. A. Petrik Р.Т., Dvorovenko I.V. Sheet boiling In a granular medium// Russian Jornal of En-geneerlng Thermophysíes. - 1992.- Vol.2, №4. - P. 299-310.

13. Богомолов A.P., Петрик П.Т. Конденсация на поверхности цилиндра, помещенного в зернистый слой // Сибирский физико-технический журнал. - 1993. - №6. - С. 6-10.

14.Петрик П.Т.,Богомолов А.Р.Теплообмен при конденсации пара

на горизонтальной трубе в зернистом слое. //Теплоэнергетика- 1995. -№3.-с

15.Афанасьев Ю.0., Богомолов А.Р., Петрик П.Т. Кожухотрубный конденсатор// Патент Российской Федерации №2000530. 1993 г.

16. Богомолов А.Р., Петрик П.Т., Цой О.Н. Пленочная конденсация на поверхности вертикального цилиндра, погруженного в зернистый слой // Материалы Конфер. препод, и студ. Кузбасс, политехи, ингта.- Кемерово.- 1993.-С. 15-21.

17.Петрик 'П.Т.. Богомолов А.Р. Теплообмен при конденсации пара на вертикальной трубе в зернистом слое.// ЖПМТФ -1995 -№5. С. -

18. Nakoryakov V.E., Petrlk Р.Т., Condensation In a granular medium // Russian Journal of Engenlering Thermophysics.- 1994.-Vol.4, №4. - P.

19.Г. А.Паниев, В.А.Мухин, П.Т.Петрик, В.А.Матюшин, А.В.Горин. Устройство для удаления воздуха из конденсатора и абсорбера • бромистолитиевого трансформатора тепла.// Приоритетная справка №94004173 от 8.02.94.

20. Petrlk Р. Т., Bogomolov A.R. Condensation in a granular medium // Russian Journal of Engenlering Thermophyslcs.-1995. Vol. 5, №2. - P.

21.Богомолов A.P., Петрик П.Т. Гидродинамика течения пленки жидкости на вертикальной поверхности -в зернистой среде // Сибирский физико-технический журнал. - 1993. - №6. - С. 3-5.

22.Афанасьев Ю.0. Петрик П.Т. Теплообмен при конденсации пара из парогазовой смеси на трубе в зернистом слое. СФТЖ. -1995 -П. С.

23.Петрик П.Т., Афанасьев Ю.0., Богомолов А.Р.. Дворовенко И.В, Устройство для интенсификации теплообмена при конденсации: ИЛ №121-92 / Кемерово, ЦНТИ.

24.Накоряков В.Е.,Мухин В.А., Петрик -П.Т. .Дворовенко И.В. Пленочное кипение на наклонной поверхности, помещенной в зернистую среду. // Гидродинамика и тепломассообмен в неподвижных зернистых слоях: Сб. науч. тр. - Новосибирск, 1991,- С. 31-41.

25.А.Р.Богомолов, Ю.О.Афанасьев. И.В.Дворовенко. Способ отделения не конденсирующихся газов и устройство для его реализации. // Поиооитетняя гппяви-я »тоа-зп'л л/а /ое

:-конденсатор: 2-парогенератор: 3-фильтр; 4-ресивер; 5-термостат; 6-насос; 7,9-расходомеры: 8-бак: 10-ра-бочий участок; 11-шарнирная опора.

34 5 6 7 8 г <0 9

Рис.2. Рабочий участок.

Рис.З. Распределение температур по толщине пленки конденсата в

опытах со стеклянными шариками <3=0.8 мм.

1-Тн =30 0 С; 2-Тн =35 °С; 3-Т„=40 °С; 4-Тн=45 °С.

Рис.4. Сравнение опытных данных с теорией Нуссельта. : - стеклянные <2-3.2 мм, 1-0.5м; 2-£,=1м; шариков 3 - ¡3=0. 8 мм, 1=0.5м; 4 -(3=0.8 мм, 1= 1м; 5- шарики стальные <3=3.2 мм,

Рис.5. Сравнение опытных данных с теорией В.Е. Накорякова. 1 - расчет по (3); 2 - слой из карьерного песка й=0.5 мм; 3 - слой из карьерного песка й=0.8 мм; 3 - слой из речного песка а= 0.5 мм;5 - слой из нихромовых частиц £3=0.5 мм; 6 -стеклянные шарики й=0.8 мм; 7 - (1=1.1 мм.

Рис.6. Схема экспериментального стенда.

1 - парогенератор; 2 - конденсатор; 3 - рабочий участок; 4 -контрольный участок; 5 - сетка; 6 - зернистый слой; 7 - расхо-

Рис.7. Теплообмен при конденсации на трубах, (3=1.1мм. 1- расчет по Нуссельту; 2 - горизонтальная труба; 3 - вертикальная труба; 4-труба без зернистого слоя; 5-8 - расчет по зависимости №а'-~Неп: 5 - п=0; 6- п=-1/3; 7 - п=-1; 4 - п=0; .

Нц

Рис.8. Теплообмен при конденсации на трубах, <3=3.2мм. 1- расчет по Нуссельту! 2 - труба 0=8мм горизонтальная; 3 -вертикальная; 4 - труба 0=22мм горизонтальная; 5 - вертикаль-чр9- в-тг'^ба без эеонистого слоя.

Рис.9.Профили распределения температурных напоров. 1 -¿Т=29.7°С; 2 -дГ=16. 6 °С; 3 -дГ=6.2 °С.

10

Й)АгРгКц

10е

10*

Рис.Ю. Теплообмен при конденсации на горизонтальных трубах. 1-3 - 0=8мм; 4-6 - В=22мм; 1,4 - й=0.8мм; 2. 5 - (1=1. 1мм; 3,6 -с1=3.2мм; 7 - расчет по (8); 8 - расчет по (9).

Рис.П. Теплообмен при конденсации на вертикальных трубах, а - труба диаметром 0=8мм: б - П=22мм; 1 - расчет по (7) ^=0; 2 -у=0.15.

Рис 12. Зависимость Л'и' от Ее при конденсации из ПГС. ! - мольная концентрация воздуха в смеси у=0%; 2 - у=1.0-Л\ 3 1,-2.6*; 4 - у=5.3%; 5-у=1.0%; 6-гладкая труба у=3. 65?; , 7-рас-

чет по Нуссельту.

1 Ым 1 I 1 1 1 1 1 1

\9_ О- 4. х-2. 0-4. Д -5 ~ 7-6. • -г г. , , 1 1

10" 1 » 1 1

]_I_I_I_I_I_!_

Ю2 103

Рис.13. Теплообмен при конденсации пара из ПГС в зернистом слое. 1 - мольная концентрация воздуха в смеси у=1.0%; 2 - у=1.22%; 3 - у-А.25%; 4 - у=4.5%; 5 - у=5.32%; 6 - у=6.2%; 7 - у=1.1%; 3 - у= 9.0%; 9-расчет по (10)..

Рис.14 Теплообмен при пленочном кипении в зернистом слое. : стеклянные шарики й=1.1мм; 2 - й=0. 8мм; 3 - расчет по (12)