2.9. Теплоотдача при естественной конвекции

Для расчета коэффициента теплоот­дачи в условиях естественной конвекции обычно пользуются зависимостью вида

^.

Таблица 2.2. Значения коэффициента В и показателя степени п для вертикаль­ной (I) и горизонтальной (II) поверхно­стей в зависимости от произведения (Gr_Ж Рr_Ж)

	I	II	II
GrЖ РrЖ	10^3 - 10^9	>10^9	10^3 – 10^8
В	0,76	0,15	0,5
n	1/4	1/3	1/4

Для труб и шаров определяющим линейным размером, входящим в безраз­мерные числа Nu_Ж и Gr_Ж, является диа­метр d; для вертикальных труб большого диаметра и пластин - высота Н. Если значение коэффициента В увеличить на 30 % по сравнению с приведенным, то формулой можно пользоваться и для расчета α от горизонтальной плиты, об­ращенной греющей стороной вверх. Если греющая сторона обращена вниз, то зна­чение В следует уменьшить на 30 %. В обоих случаях определяющим являет­ся наименьший размер плиты в плане.

2.10. Теплоотдача при изменении агрегатного состояния вещества

Теплоотдача при кипении. В процессе кипения жидкость обычно сохраняет по­стоянную температуру, равную температуре насыщения t_H.

Поверхность, к кото­рой подводится тепловой поток, перегре­та сверх t_Н на ∆ t. При малых значениях ∆ t теплота переносится в основном путем естественной конвекции, коэффициенты теплоотдачи можно рассчитать по фор­муле. При увеличении перегрева поверхности на ней образуется все боль­шее число паровых пузырей, которые при отрыве и подъеме интенсивно перемеши­вают жидкость. Вначале это приводит к резкому увеличению коэффициента теплоотдачи (пузырьковый режим кипения), но затем парообразова­ние у поверхности становится столь ин­тенсивным, что жидкость отделяется от греющей поверхности почти сплошной прослойкой (пленкой) пара. Наступает пленочный режим кипения. Естественно, что пленка пара неустойчива и непре­рывно разрушается, но тут же восста­навливается за счет новых порций обра­зующегося пара. Пар, как и любое газо­образное вещество, плохо проводит теп­лоту, и даже тонкая пленка, имея большое термическое сопротивление, ухудшает теплообмен — наступает кри­зис теплообмена при кипении. Коэффициенты теплоотдачи при ки­пении воды рассчитывают очень редко, так как они настолько велики, что обыч­но без большой погрешности температу­ру теплоотдающей поверхности t_C можно считать равной t_H.

Теплоотдача при конденсации. Пар конденсируется, т. е. переходит в жидкое состояние, на поверхности теплообмена, температура которой ниже температуры насыщения (t_C < t_H). Различают ка­пельную конденсацию, когда об­разовавшаяся жидкость (конденсат) не смачивает поверхность и скатывается в виде отдельных капель, например, ртуть на стальной стенке, и пленочную конденсацию, когда конденсат сма­чивает поверхность и образует сплошную пленку. Пленочная конденса­ция встречается значительно чаще.

Коэффициент теплоотдачи к горизонталь­ной трубке парового подогревателя:

где r — теплота парообразования, Дж/кг;

μ – динамическая вязкость, Па с;

ρ – плотность, кг/м³.