Kondensatsiya zonasi - Sanoat issiqlik energetikasi

2. Kondensatsiya zonasi
Suyuq bug 'sovutilgan sirt bilan aloqa qilganda, kondensatsiyalanadi. Bu jarayon, yuqorida aytib o'tilganidek, issiqlik chiqishi bilan birga keladi, uning miqdori bug'lanish paytida so'rilgan issiqlikka teng. Kondensatsiya qat'iy belgilangan to'yingan bug 'bosimida sodir bo'ladi p .
1.6-rasm - Issiqlik quvurining sovutish zonasida tomchilatib kondensatsiya Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, kondensatsiyaning tabiati (shuningdek, qaynash jarayonining tabiati) ko'p jihatdan kondensat bilan sirtning namlanish darajasiga bog'liq. Agar sirt nam bo'lmasa, unda alohida tomchilar hosil bo'ladi. Bu tomchilar shu erda va keyin tortishish ta'siriga tushadi. Bu jarayon tomchi kondensatsiya deb ataladi (1.6-rasm). Agar sirt kondensat bilan yaxshi namlangan bo'lsa, tomchilar o'rniga devor bo'ylab oqadigan doimiy plyonka hosil bo'ladi. Shuni ta'kidlash kerakki, doimiy ravishda bug' bilan ta'minlangan holda, kondensatning muvozanat plyonkasi doimo mavjud. Bunday holda, bug 'devorning qattiq yuzasi bilan emas, balki plyonka yuzasi bilan amalda aloqa qiladi (1.7-rasm).
1.7-rasm - Issiqlik quvurining sovutish zonasida plyonka kondensatsiyasi
Issiqlik uzatish shartlari bu ikki kondensatsiya rejimi o'rtasida qanday farq qiladi?
Tomchilarning kondensatsiyasi bilan issiqlik uzatish aniq yuqoriroq bo'ladi, chunki qizdirilgan bug 'devor yuzasi bilan bevosita aloqa qiladi. Bug 'va devor o'rtasida deyarli hech qanday harorat farqi yo'q.
Kino kondensatsiyasi bilan bunday to'g'ridan-to'g'ri aloqa yo'q. Kondensat plyonkasi termal qarshilik va mos keladigan harorat farqini aniqlaydi. Shubhasiz, muvozanat plyonkasi qanchalik qalin bo'lsa, farqning kattaligi shunchalik katta bo'ladi. Kondensat plyonkasining termal qarshiligi kondensatsiya paytida issiqlik o'tkazuvchanligini aniqlaydigan yagona omil emas. Ovozdan diffuziya jarayoni muhim ahamiyatga ega. Bu ikki jarayon muayyan sharoitlarga qarab har xil rol o'ynaydi.
Kondensatsiyalangan suyuqlik past issiqlik o'tkazuvchanligi bilan tavsiflangan bo'lsa, ya'ni. Bunday suyuqlikning Prandtl mezoni birlikdan ancha katta, keyin issiqlik uzatishda asosiy rolni kondensat plyonkasi (aniqrog'i, uning issiqlik qarshiligi) o'ynaydi.
Agar biz yuqori issiqlik o'tkazuvchanligi bilan tavsiflangan suyuq metallar bilan shug'ullanadigan bo'lsak ( Pr <<1), unda, shubhasiz, asosiy rolni bug'ning sirtga etkazib berish intensivligi o'ynaydi, ya'ni. uning tarqalishi. Suyuqlik yuzasidagi jarayonlar issiqlik uzatishga katta ta'sir ko'rsatmaydi. Xususan, bu suyuq yog'lar bilan to'ldirilgan issiqlik quvurlarining kondensatsiya zonasida kondensatsiya rejimiga (plyonka yoki tomchi) issiqlik uzatishning ahamiyatsiz sezgirligini tushuntiradi.
Agar kondensatsiya zonasida vertikal issiqlik trubasining kesimini ko'rib chiqsak, unda yaxshi namlash bilan kondensat plyonkasi doimiy ravishda pastga oqib tushayotganini ko'rish mumkin, uning qalinligi kondensatning asta-sekin to'planishi tufayli tobora ortib bormoqda. Biroq, issiqlik uzatish koeffitsienti, boshqa barcha narsalar teng bo'lsa, plyonka ingichka bo'lgan joylarda yuqoriroq bo'ladi .
1.8-rasm - Issiqlik trubasining kondensatsiya zonasida plyonka oqimining har xil xarakteri: a - laminar ( Re ≤ 30), b - to'lqinsimon ( Re >50), c-turbulent ( Re ≥ 1500)
Filmdagi suyuqlik oqimining tabiatini kuzatish qiziq. Past issiqlik oqimlarida , ya'ni. oz miqdorda kondensat bilan kino qalinligi ahamiyatsiz va undagi oqim laminar, tartiblangan (1.8-rasm (a)). Ammo u yoki bu sabablarga ko'ra issiqlik oqimi ko'paydi, plyonka "chuqurroq" bo'ldi, uning qalinligi oshdi va oqim to'lqinga o'xshash xususiyatga ega bo'ldi (1.8-rasm (b)). Nihoyat, undan ham yuqori oqimlar bilan oqim tartib belgilarini yo'qotadi - intensiv aralashtirish bilan turbulent oqim rejimi (1.8-rasm (s)). Oxirgi holat laminar rejimga nisbatan issiqlik uzatish samaradorligini sezilarli darajada yaxshilaydi.
Bu sifat mulohazalari ko'rib chiqilayotgan hodisalarni nazariy tahlil qilish qanchalik qiyinligini ko'rsatib turibdi. Biroq, ko'plab tajribalar asosida turli oqim rejimlarining mavjudligi chegaralarini belgilash mumkin edi. Bu holatda hal qiluvchi omil ingliz fizik-muhandis Osborn Reynolds (1842-1912) tomonidan o'rnatilgan o'lchovsiz mezonning qiymati bo'lib chiqdi:
kinematik yopishqoqlik qayerda , bu muammoning o'lchami xarakterlidir va suyuqlik oqimining tezligi.
Reynolds soni 20-30 dan kam yoki teng bo'lsa, plyonkada suyuqlikning laminar oqimi paydo bo'ladi. Re>30-50 da oqim to'lqinli bo'lib, nihoyat Re>1500 da turbulent oqim rejimi yuzaga keladi.
Ba'zi oqim rejimlari uchun issiqlik uzatish koeffitsientlari uchun hisoblash formulalarini topish mumkin edi. Xususan, bug 'tezligi 10 m / s dan kam bo'lgan laminar plyonka oqimi uchun vertikal quvurda h balandlikdagi kondensatsiya kesimida o'rtacha issiqlik uzatish koeffitsienti bo'ladi:
.
Belgilanishning bu shakli endi murakkab ko'rinmasligi kerak, chunki yuqorida o'xshashlik mezonlari juda oddiy hisoblab chiqilganligi ko'rsatilgan.
Bu erda yangi mezon kondensatsiya mezoni , ga teng
.
Qabul qilingan belgilar qaynash jarayonini ko'rib chiqish bilan bir xil. va - mos ravishda suyuqlik va bug 'uchun to'yinganlik haroratida Prandtl mezonlari.
1.9-rasm - Issiqlik quvurining ixtiyoriy kesimidagi suyuqlik va bug 'molekulalarining tezligi diagrammasi
Kondensatsiya jarayonini ko'rib chiqishni yakunlab, nazariy baholarni sezilarli darajada murakkablashtiradigan bir hodisani ham eslatib o'tish kerak. Yuqori bug 'oqimida uning drenaj kondensatining qarshi oqimi bilan o'zaro ta'siri sezilarli bo'lib chiqadi. Natijada, issiqlik trubasining har qanday kesimida suyuqlik va bug 'molekulalarining tezligining murakkab diagrammasi mavjud (1.9-rasm). Filmning oqimi sekinlashadi, uning qalinligi biroz oshadi va natijada issiqlik uzatish yomonlashadi. Devorning mahalliy qurishi ham mumkin, bu mahalliy qizib ketishga olib keladi. Ushbu hodisalarning nazariy tahlili ushbu ish doirasidan tashqarida.
XULOSA
Ushbu maqolada eng oddiy issiqlik quvurining ishlashi haqida umumiy ma'lumot berilgan. Issiqlik quvurlarini hisoblash uchun qisqacha jismoniy asos berilgan. Taqdim etilgan bog'liqliklarning kursoriy tahlili bizga quyidagi xarakterli xususiyatlarni qayd etish imkonini beradi. Kutilganidek, bug'lanish zonasidagi harorat farqining kattaligi moyillik burchagiga befarq bo'lib chiqadi. Markaziy hududdagi haroratning pasayishi kattaligi har doim doimiy bo'lib qoladi (taxminan 1 ° C). Haroratning mutlaq qiymatining o'zi chiziqli qonunga muvofiq markaziy qismning uzunligi bo'ylab o'zgaradi. Haroratning eng katta pasayishi kondensatsiya zonasida sodir bo'ladi va bu farqning kattaligi, taxminan 40 ° dan boshlab, moyillikka kuchli bog'liq bo'lib chiqadi. Quvur vertikalga qanchalik yaqin bo'lsa, farq shunchalik katta bo'ladi. Bu oxirgi yuzalar orasidagi issiqlik trubkasi bo'ylab umumiy harorat farqining moyillik burchagiga sezgirligini aniqlaydigan bu farq.
|