Расчетные зависимости для определения коэффициентов теплоотдачи и сопротивления при конденсации водяного пара внутри труб

Вычисление относительных перегревов воздуха и параметров рабочего тела в паровых воздухонагревателях, а также определение сопротивления гидравлического тракта циркуляционных контуров проточных фреоновых теплообменников требуют знания величин коэффициентов теплоотдачи со стороны рабочего тела и коэффициентов сопротивления £ при течении теплоносителя в круглых трубах во всех трех теплообменных зонах. Для теплообмена при вынужденной конвекции теплоносителей на участках, где рабочее тело не изменяет своего агрегатного состояния, системы формул для определения величин аж и £

Рассмотрение расчетных зависимостей, используемых для вычисления коэффициентов теплообмена и сопротивления при движении двухфазных потоков в трубах, начнем с процессов конденсации водяного пара. Этот процесс, представляющий собой фазовый переход пара в жидкое состояние, является сложным явлением, и эффективность его протекания зависит от большого количества факторов. Особенно сложен процесс теплоотдачи при пленочной конденсации пара внутри труб.

В этом случае к числу влияющих факторов могут быть отнесены направленное движение пара, скорость которого переменна по длине трубы; различные режимы течения жидкой пленки по внутренней поверхности трубок; положение трубок в пространстве (вертикальное или горизонтальное); уровень скоростей движения пара на входе в теплопередающие трубки; перегрев пара на входе в теплообменник и т.п.

При конденсации пара в трубках паровой объем ограничен их стенками. Трубки могут иметь значительную длину, и в них может конденсироваться большое количество пара. При этом на границах движущегося конденсата и пара возникают силы трения, которые существенно влияют на процесс теплоотдачи.

Если направления движения пара и конденсата под действием сил тяжести совпадают, то вследствие трения течение пленки ускоряется, толщина ее уменьшается и коэффициент теплообмена увеличивается. Если же направления противоположны, то течение пленки замедляется, толщина ее увеличивается и коэффициент теплообмена уменьшается. Повышение скорости пара приводит к тому, что часть пленки срывается и увлекается паром. Теплоотдача в этом случае увеличивается.