Теплоотдача при конденсации пара. Формулы нуссельта.

Если пар соприкасается с поверхностью какого - либо тела, температура которого ниже температуры I насыщения, то вследствие теплообмена пар охлаждается и конденсируется. Конденсат в виде пленки или капель оседает на поверхности и стекает вниз.

В зависимости от состояния поверхности различают два вида конденсации: капельную и пленочную. Если I поверхность конденсатора не смачивается жидкостью i (покрыта каким - либо жиром, керосином, нефтяным продуктом и др.) и конденсат осаждается в виде отдельных капелек, то происходит капельная конденсация. Она отличается интенсивным теплообменом, и коэффициент теплоотдачи при ней в 15-20 раз выше, чем при пленочной конденсации. При пленочной конденсации | теплота пара передается поверхности пленки конденсата, а пленка передает теплоту стенке. Пленка конденсата представляет значительное термическое сопротивление, и чем она толще, тем меньше тепло­отдача. Рассмотрим теплоотдачу при пленочной конден­сации в случае ламинарного движения пленки конденсата. В данном процессе перенос теплоты через пленку осуществляется только теплопроводностью. Пусть по­верхность пленки конденсата, обращенная к пару, име­ет температуру U (температуру насыщения), а поверхность пленки конденсата, соприкасающаяся со стенкой, имеет температуру fa. Тогда при коэффициенте тепло­проводности конденсата и толщине пленки <5 плотность δ теплового потока равна

КРИТЕРИИ ПОДОБИЯ НУССЕЛЬТА

В конвективном теплообмене очень часто по критериальным уравнениям рассчитывают коэффициент теплообмена а. Опре­деляемый критерий, содержащий коэффициент теплообмена, можно получить, переходя к безразмерным переменным в диф­ференциальном уравнении теплоотдачи (10.7).

Введем новые переменные:  где / — некоторый характерный размер. Тогда уравнение (10.7) при­мет вид

Из выражения (10.14) видно, что в безразмерных переменных численная величина градиента температуры в тепловом по граничном слое определяется только величиной безразмерного комплекса (а/)Д, называемого числом Нуссельта:

Представив Nu в виде приходим к выводу о том, что число Нуссельта представляет собой отно­шение термического сопротивления теплопроводности R слоя жидкости толщиной l к термическому сопротивлению теплоот­дачи R_a.

Вводя безразмерные переменные

можно привести уравнение энергии (10.3), уравнение движения (10.5) и уравнение неразрывности (10.6) к безразмерному виду, при этом вместо разрозненных физических величин β, g, μ, ρ, а в математическом описании появляются обобщенные комплексы , а также безразмерное время Fo и безразмерные координаты X, У, Z.