Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 46. 16 december 1950 - Värmeövergång vid överhettad vattenånga, av Torsten Widell
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
11 november 1950
1165
Värmeövergåiig
vid överhettad vattenånga
Docent Torsten Widell, Stockholm
536.24 : 621.181.8
Vid beräkning av värmeövergången till överhettad
vattenånga, t.ex. i överhettartuber, har man som underlag för
beräkningarna hittills endast haft de undersökningar som
gjordes av Poensgen1 vid ångtryck mellan 1 och 9 bar. Vid
beräkningar för högre tryck har Schack2 ej räknat med
någon inverkan alls av trycket utan endast av
temperaturen på värmeövergången. Enligt de lagar som man har
funnit gälla för andra värmeövergångsförlopp borde man
dock vänta sig en inverkan även av trycket, emedan de
värmeövergången påverkande fysikaliska egenskaperna,
viskositet, värmeledningsförmåga och specifikt värme,
ändras med trycket.
På bas av värden på dessa storheter har ten Bosch3 gjort
upp ett diagram för beräkning av värmeövergången vid
överhettad vattenånga. Tyvärr är vår kunskap om
vattenångans viskositet och värmeledningsförmåga märkvärdigt
nog mycket bristfällig, och de data, som ten Bosch använt
förefaller ej riktiga. Enligt ten Boschs beräkningsmetod får
man vid höga tryck mycket högre värmeövergångstal än
enligt Schacks metod.
En ny undersökning över värmeövergången till överhettad
vattenånga har 1950 publicerats av Mc Adams, Kennel och
Addoms4. Undersökningen har gjorts med ett 310 mm långt
rör med 6,4 mm ytterdiameter, som tjänstgjorde såsom
värmeelement, omgivet av ett koncentriskt rör med 9,7 mm
innerdiameter. Ångan strömmade genom den ringformiga
spalten mellan dessa båda rör. Innerröret, som var av
rostfritt stål, hade endast 0,85 mm godstjocklek, och det
värmdes genom elektrisk ström från en 15 V 1 000 A
likströmsgenerator, och strömmen leddes direkt genom röret.
Rörväggens temperatur uppmättes med termoelement i
olika punkter. Prov gjordes med ångtryck från 8 till 240
bar och ångtemperaturer från 220 till 540°C. Skillnaden
i temperatur mellan vägg och ånga var 50—350°C.
Vid sammanställning av försöksresultaten erhölls ganska
god överensstämmelse med en ekvation av den vanliga
typen
Nu = C ■ Ren ■ Prm
(1)
där Nu =
wpd , _ CpV
Re = —— och Pr = p
För exponenten
ocd
Å ’ rj À
n erhölls emellertid ett så högt värde som 0,89, under det
att man vid andra liknande värmeöverföringsfall fått
värdet 0,80.
Efter det att rapporten över undersökningen färdigställts,
hade emellertid nya värden på vattenångans
värmeledningsförmåga framkommit. Dessa nya värden, som
erhållits av F G Keyes och D J Sandell, är avsevärt lägre än de
som Mc Adams och medarbetare använt vid sin
bearbetning av provresultaten. De har därför räknat om
resultaten med dessa nya värden på värmeledningsförmågan och
därvid dels fått mindre spridning av provpunkterna och
dels fått exponenten n .= 0,8 i ekvationen för
värmeövergången. Den nya formeln är
Nu ,= 0,0214 Re0’8 Pr1/3 (l + (2)
I ekv. (2) har även medtagits förhållandet mellan
rörlängden l och den ekvivalenta diametern d, den senare
definierad som fyra gånger arean genom totala omkretsen
av sektionen.
För praktiska beräkningar är emellertid ekv. (2)
vansklig att använda, då uppgifterna om viskositet och värme-
Tabell 1. Beräkning au värmeövergångstal för vattenånga
enligt olika metoder (för lldi=o°)
Ångtryck Slut- Rör- wq Värmeövergångstal
tem- dia- a, W/m2C
pera- meter ekv. (3) Schack ten
tur Bosch
bar "C mm kg/m2 s
Avvikelse från
ekv. (3), °/o
Schack ten
Bosch
150 550 26 100 580 530 1 230 — 9 112
500 2 080 1 780 4 100 — 15 97
38 100 540 490 1 120 — 10 108
500 1 940 1 610 3 730 — 17 92
80 500 26 100 540 515 860 — 5 60
500 1 940 1 730 2 870 — 11 48
38 100 500 475 780 — 5 56
500 1 800 1 560 2 610 — 13 45
40 450 26 100 490 500 600 2 23
500 1 770 1 680 2 000 — 5 13
38 100 455 465 540 2 18
500 1 630 1 520 1 810 — 7 11
20 450 26 100 450 490 495 9 10
500 1 670 1 660 1 650 — 1 — 1
38 100 420 455 450 8 7
500 1 550 1 500 1 500 — 3 — 3
ledningsförmåga för vattenångan är så varierande. Det
skulle för beräkningen vara bekvämare att ha ett diagram,
som innefattar alla erforderliga fysikaliska data för olika
ångtryck och ångtemperaturer. Efter insättning av de olika
uttrycken på de dimensionslösa talen i ekv. (2) kan man
skriva den under formen
a = C
(w O)0,!
rf0,2
där konstanten
C = 0,0214 • Å • Prl/3 •
(T
(3)
(4)
I ekv. (4) skall insättas materialvärden för
"filmtemperaturen", dvs. medelvärdet av ångans och väggens
temperatur
öf=\ (ßa + àc) (5)
På bas av de materialvärden som anges i uppsatsen4 och
ett där angivet diagram över värmeledningsförmågan
enligt Keyes och Sandell har konstanten C beräknats, och
dess värde vid olika tryck och temperaturer anges i fig. 1.
100
200
300
WO
500
Fig. 1. Diagram för beräkning av värmeövergång till
överhettad ånga (ekv. 3). Värmeövergångstal i W\m2C, (oq i
kg/m’ s, l och d i m, temperatur i °C enligt ekv. (5).
(1 Wlm2 C ,= 0,86 kcal/m’ h C.)
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
