19.5. СРЕДНИЙ КОЭФФИЦИЕНТ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ СМЕШАННОМ ТЕЧЕНИИ ПЛЕНКИ КОНДЕНСАТА НА ВЕРТИКАЛЬНОЙ СТЕНКЕ

Средний коэффициент теплоотдачи п заданном диапазоне чисел Рейнольдса пленки конденсата может быть определен формулой

    (19.5.1)

или, при смешанных режимах течения,

    (19.5.2)

Здесь — условное значение числа Рейнольдса перехода от ламинарноволнового режима течения пленки конденсата к турбулентному (или квазитурбулентному) режиму; и — соответствующие средние значения коэффициентов теплоотдачи.

Рис. 19.3. Зависимости между числами подобия N и Re при пленочной конденсации фрсона-21 на вертикальной поверхности

На рис. 19.3, где приведены данные опытов автора, И. И. Гогонина и А. Р. Дорохова, отчетливо наблюдается отклонение от закона ламинарной теплоотдачи при . В то же время действительное турбулентное течение пленки конденсата начинается при , что видно из результатов измерений трения, показанных на рис. 19.4. Это расхождение можно объяснить тем, что волны на внешней поверхности пленки конденсата увеличивают поверхность контакта и повышают эффективное значение ее коэффициента теплопроводности.

(кликните для просмотра скана)

Последнее можно рассматривать как возникновение квазитурбулентной теплопроводности и распространить формулу (19.4.10) на область чисел Рейнольдса пленки, меньших 400, т. е. ввести в формулу (19.5.2) некое условное критическое число Рейнольдса . На рис. 19.3 приведены результаты расчета при для конденсации паров фреона, а на рис. 19.5 — для конденсации паров воды. Как видно, имеет место не только качественно правильное описание экспериментальных фактов, но и близкое количественное согласие.

В табл. 19.3 даны значения

рассчитанные по формулам (19.4.10) и (19.4.12).

Графики, приведенные на рис. 19.6, рассчитаны по формулам (19.3.21), (19.4.10) и табл. 19.3.

Таблица 19.3. Средние значения числа , рассчитанные по формулам (19.4.10) и (19.4.12)

Таким образом, теплообмен при пленочной конденсации пара имеет весьма сложный характер, и при больших числах Рейнольдса пленки конденсата можно наблюдать области ламинарного течения с гладкой границей раздела фаз, ламинарно-волнового течения, области с квазиавтомодельным и с развитым турбулентным теплообменом.