Wärme - und Stoffübertragung

, Volume 4, Issue 1, pp 60–68

Zur Kondensation an der Wand dampfdurchströmter Kanäle mit veränderlichem Querschnitt

Authors

  • E. Hicken
    • Institut für Thermo- und Fluiddynamik der Ruhr-Universität Bochum
  • H. Garnjost
    • Institut für Thermo- und Fluiddynamik der Ruhr-Universität Bochum
Article

DOI: 10.1007/BF01002763

Cite this article as:
Hicken, E. & Garnjost, H. Warme- und Stoffubertragung (1971) 4: 60. doi:10.1007/BF01002763

Zusammenfassung

Für gekühlte dampfdurchströmte Kanäle mit veränderlichem Querschnitt werden die gekoppelten Bilanzgleichungen für Massen-, Energie- und Impulsströme sowie die Beziehungen für den Wärmedurchgang durch den Kondensatfilm mit einem Differenzenverfahren gelöst. Wie ausgewählte Beispiele zeigen, kann die Kondensation in konvergenten Kanälen gegenüber solchen mit konstantem Querschnitt wesentlich verbessert werden, wenn man nur vermeidet, daß die Temperaturabsenkung durch die Geschwindigkeitserhöhung zu groß wird. Bei Druckanstieg kann es zu einer Ablösung der Kondensatschicht von der Wand kommen. Der Einfluß weiterer Parameter wie z. B. Fallbeschleunigung, erhöhte Reibung, mitfliegendes Kondensat im Dampfstrom, Gleich- oder Gegenstromführung des Kühlmittels und endlicher Wärmedurchgangswiderstand der Kanalwand wird diskutiert. Die Abhängigkeit der Geschwindigkeitsprofile im Kondensatfilm vom Druckgradienten wird gezeigt.

Formelzeichen

A

Kanalquerschnitt

Ai

Koeffizienten in Gl. (19)

Bi

Koeffizienten in Gl. (25)

C

Faktor in Gl. (27)

c

spez. Wärmekapazität

D

Durchmesser

\(\dot E\)

Energiestrom

F

Durchgangsfläche

g

Fallbeschleunigung

h

Enthalpie

k

Wärmedurchgangskoeffizient nach Gl. (17)

L

Gesamtlänge des Kanals

\(\dot m\)

Massenstrom

p

Druck

\(\dot Q\)

Wärmestrom

\(\dot q\)

dimensionslose örtliche Wärmestromdichte nach Gl. (29)

R

Radius des Kanals

Re

Reynolds-Zahl nach Gl. (28)

w

Geschwindigkeit

y

Abstand von der Wand

z

Abstand vom Eintritt des Kanals

α

Wärmeübergangskoeffizient

β

Faktor in Gl. (6)

δ

Dicke der Kondensatschicht

η

Viskosität

v

Temperatur

λ

Wärmeleitfähigkeit

ξ

Widerstandszahl nach Gl. (27)

ϱ

Dichte

τ

Schubspannung

Indizes

0

Kanaleintritt

a

außen an der Wand

B

Bezugs

D

Dampf

i

Numerierung

K

Kondensat

K, D

Kondensat im Dampfstrom

Kühl

Kühlmittel

K, W

Kondensat an der Wand

rel

relativ

W

Wand

z

z-Richtung

δ

an der Kondensatoberfläche

On the wall side condensation of vapour flow through channels of variable cross-section

Abstract

The flow of pure vapor in channels with variable cross section and cooled walls is considered. The balances for mass, energy and momentum and the transport of heat across the film of condensate are dealt by a finite difference method. Selected examples show that convergent channels improve condensation compared with channels of constant cross section. Excessive temperature drop by acceleration, however, must be avoided. Adversed pressure gradient may cause separation of the condensate film. The influence of the following parameters is discussed: gravity, increased friction, entrainment of condensat, cocurrent and countercurrent flow of the cooling medium and finite resistance of heat of channel wall. The shape of velocity profiles of the condensate is shown as a function of the pressure gradient.

Copyright information

© Springer-Verlag 1971