Wärme - und Stoffübertragung

, Volume 15, Issue 2, pp 93–115 | Cite as

Strömung und Wärmeübergang bei der Oberflächenverdampfung und Filmkondensation

  • Ch. Mostofizadeh
  • K. Stephan
Article

Zusammenfassung

Mit Hilfe der Mischungswegtheorie wurden Gleichungen zur Berechnung der Geschwindigkeitsprofile und des Druckabfalles bei der turbulenten, abwärtsterichteten Gas/Film-Strömung aufgestellt. Zur Berechnung des Wärmeübergangs wurde die turbulente Temperaturleitfähigkeit aus einem halbempirischen Ansatz bestimmt. Es konnte eine befriedigende Übereinstimmung zwischen den berechneten und gemessenen Nußelt-Zahlen bei der Oberflächenverdampfung erzielt werden. Zur Auslegung von Fallstromverdampfern wurde ein Computerprogramm erstellt. Damit lassen sich Einflußgrößen wie Wandtemperatur, Filmdicke, Verdampfungsrate usw. in Abhängigkeit von der Lauflänge bestimmen.

Formelzeichen

a

Temperaturleitfähigkeit

c

spez. Wärmekapazität

d

Durchmesser

fm

bezogene mittlere turbulente Temperaturleitfähigkeit

Fi

δ/(3ν2/g)1/3) Filmkennzahl

Fr

\({u \mathord{\left/ {\vphantom {u {\sqrt {g\delta } }}} \right. \kern-\nulldelimiterspace} {\sqrt {g\delta } }}\) Froude-Zahl

g

Fallbeschleunigung

Ka

ρσ3/gη4 Kapitza-Zahl

L

Rohrlänge

l

Mischungsweg

m

Massenstrom

Nu

α2/g)1/3/λ Nußelt-Zahl

Nuδ

αδ/λ Nußelt-Zahl des Filmes

p

Druck

Pr

ν/a Prandtl-Zahl

q

Wärmestromdichte

R

Radius

Re

\({{\overline u \delta } \mathord{\left/ {\vphantom {{\overline u \delta } v}} \right. \kern-\nulldelimiterspace} v}\) Reynolds-Zahl

Reü

Übergangs-Reynolds-Zahl

Rew

\((\delta \sqrt {\tau _W /\rho )} /v\) Schubspannungs-Reynolds-Zahl der Flüssigkeit

r

radiale Koordinate

T

Temperatur

u

Geschwindigkeit

uw

\(\sqrt {\tau _W /\rho )} \) Schubspannungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit

uδ

Grenzflächengeschwindigkeit

uT

\(\sqrt {\tau _\delta /\rho _G } \) Schubspannungsgeschwindigkeit des Gases

y

Wandabstand

y*

y/δ dimensionsloser Wandabstand

z

axiale Koordinate

Griechische Zeichen

α

Wärmeübergangskoeffizient

δ

Filmdicke

η

dyn. Viskosität

θ

dimensionslose Temperatur

λ

Wärmeleitfähigkeit

ν

kin. Viskosität

ρ

Dichte

σ

Oberflächenspannung

τ

Schubspannung

Zusatzzeichen und Indizes

G

Gas

K

Kondensation

s

Sättigung

t

turbulent

w

Wand

wi

Welleninstabilität

δ

Phasengrenze

-

mittlere Größe

Flow and heat transfer in surface evaporation and film condensation

Abstract

Using the mixing length model, equations were established to calculate the velocity profiles and pressure drop in turbulent downward directed gas/film flow. The thermal diffusivity needed for the calculation of heat transfer was determined from a semiempirical model. The calculated Nußelt-numbers agreed very well with experiments. For the design of falling-film evaporators, a computer program was developed, which enables to evaluate wall temperature, film thickness, evaporation rate etc. as a function of flow-path length.

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Copyright information

© Springer-Verlag 1981

Authors and Affiliations

  • Ch. Mostofizadeh
    • 1
  • K. Stephan
    • 2
  1. 1.Krupp ForschungsinstitutEssen 1
  2. 2.Institut f. Technische Thermodynamik und Thermische Verfahrenstechnik Universität StuttgartStuttgart 80

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