Подробное решение задачи 2 (пункт 8.1.3.9)

Для решения задачи по 2 варианту (предполагая изменение исходных данных, например, состава смеси или температурного режима, но следуя алгоритму на изображениях) необходимо подробно расписать расчет коэффициента теплоотдачи при кипении. Ниже представлен подробный ход решения пункта 8.1.3.9 для записи в тетрадь. 8.1.3.9. Расчёт коэффициента теплоотдачи от стенки к кипящему потоку смеси. В условиях пузырькового режима кипения в трубах коэффициент теплоотдачи \( \alpha_{см} \) рассчитывается по формуле: \[ \alpha_{см} = b \cdot \frac{\lambda_{см}^2 \cdot \rho_{см} \cdot (\Delta T_{кип})^2}{\mu_{см} \cdot \sigma_{см} \cdot T_{кип}} \] где: \( \lambda_{см} \) — коэффициент теплопроводности жидкой смеси при температуре кипения, Вт/(м·К); \( \rho_{см} \) — плотность жидкой смеси при температуре кипения, кг/м³; \( \mu_{см} \) — динамический коэффициент вязкости жидкой смеси, Па·с; \( \sigma_{см} \) — поверхностное натяжение смеси, Н/м; \( T_{кип} \) — температура кипения смеси, К; \( \Delta T_{кип} = (t_{ст2} - t_{кип.см}) \) — температурный напор (движущая сила), К; \( b \) — безразмерная функция, определяемая физическими свойствами фаз. 1. Определение безразмерного коэффициента \( b \): Коэффициент \( b \) учитывает соотношение плотностей паровой и жидкой фаз: \[ b = 0,075 + 0,75 \left( \frac{\rho_{см}^п}{\rho_{см} - \rho_{см}^п} \right)^{2/3} \] Для расчета \( b \) необходимо знать плотность пара смеси \( \rho_{см} ^п \). Она находится через плотности паров чистых компонентов (хлороформа и дихлорэтана) при температуре кипения: \[ \rho_{см}^п = \bar{x}_{хф} \cdot \rho_{хф}^п + (1 - \bar{x}_{хф}) \cdot \rho_{дхэ}^п \] Плотность пара каждого компонента при атмосферном давлении определяется по формуле: \[ \rho^п = \frac{M \cdot T_0}{22,4 \cdot T} \] где \( M \) — молярная масса, \( T_0 = 273 \) К, \( T \) — температура кипения в Кельвинах. 2. Определение теплофизических свойств жидкой смеси: Плотность жидкой смеси \( \rho_{см} \): \[ \frac{1}{\rho_{см}} = \frac{\bar{x}_{хф}}{\rho_{хф}} + \frac{1 - \bar{x}_{хф}}{\rho_{дхэ}} \] Коэффициент теплопроводности смеси \( \lambda_{см} \): \[ \lambda_{см} = \lambda_{хф} \cdot \bar{x}_{хф} + \lambda_{дхэ} \cdot (1 - \bar{x}_{хф}) \] Динамическая вязкость смеси \( \mu_{см} \) (через логарифмическое правило смешения): \[ \lg(\mu_{см}) = x_{хф} \cdot \lg(\mu_{хф}) + (1 - x_{хф}) \cdot \lg(\mu_{дхэ}) \] Здесь \( x_{хф} \) — молярная доля хлороформа. Поверхностное натяжение смеси \( \sigma_{см} \): \[ \sigma_{см} = \sigma_{хф} \cdot \bar{x}_{хф} + \sigma_{дхэ} \cdot (1 - \bar{x}_{хф}) \] 3. Итоговый расчет: После нахождения всех физических констант при заданной температуре кипения (для 2 варианта значения берутся из справочных таблиц или условий задания) и вычисления разности температур \( \Delta T_{кип} \), все значения подставляются в основную формулу для \( \alpha_{см} \). Пример подстановки (согласно структуре документа): \[ \alpha_{см} = 0,09 \cdot \frac{0,1202^2 \cdot 1162,92 \cdot (100,3 - 82,5)^2}{0,000411 \cdot 0,0188 \cdot (82,5 + 273)} = 1412,82 \text{ Вт/(м}^2\text{·К)} \] Примечание: Для 2 варианта необходимо использовать массовую долю \( \bar{x}_{хф} \) и температуры, указанные в вашем индивидуальном задании. Алгоритм остается неизменным.