ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Контрольные вопросы и задания из "Техническая термодинамика и теплопередача " Если пар соприкасается с поверхностью, имеющей температуру /ст, меньшую температуры насыщения то он переходит в жидкое состояние, отдавая поверхности выделяющуюся при конденсации теплоту парообразования. Различают два вида конденсации капельную, при которой конденсат осаждается в виде отдельных капель, и пленочную, при которой на поверхности образуется сплошная пленка жидкости. [c.220] При капельной конденсации водяного пара теплоотдача может быть во много раз выше, чем при пленочной, так как пленка конденсата обладает большим термическим сопротивлением передачи теплоты от пара к стенке. Капельная конденсация имеет место в тех случаях, когда жидкость не смачивает поверхность теплообмена. Она может быть вызвана искусственно с помощью специальных веществ — лиофобизаторов (для водяного пара — гидрофобизато-ров). При установившейся работе конденсационных устройств конденсат, как правило, смачивает поверхность теплообмена и в них происходит пленочная конденсация пара. [c.220] На рис. 18.3 показана схема пленочной конденсации пара на вертикальной поверхности. В верхней части толщина пленки мала и режим ее течения ламинарный. Количество стекающего по поверхности конденсата постепенно увеличивается, вследствие чего толщина пленки возрастает. На поверхности пленки возникают капиллярные волны, уменьшающие ее среднюю толщину. Переход от ламинарного течения к турбулентному определяется критерием Рейнольдса для пленки Ке = 4aDб/v, где ш — средняя скорость пленки в рассматриваемом сечении б — толщина пленки. Здесь в качестве линейного размера принят эквивалентный диаметр пленки йш = 46Й/6 = 46. [c.220] Таким образом, число Рейнольдса, помимо обычной роли гидродинамического критерия, является еще и безразмерной характеристикой интенсивности теплообмена. Экспериментальные данные показывают, что при конденсации неподвижного пара на вертикальной поверхности наиболее вероятное значение критического числа Рейнольдса следующее Рекр = 1600. [c.221] Интенсивность теплообмена при конденсации определяется термическим сопротивлением пленки конденсата. По нормали к ла-минарно текущей пленке теплота передается теплопроводностью, через пленку, текущую турбулентно,— еще и турбулентными пульсациями. [c.221] Заметно уменьшает теплоотдачу при конденсации наличие примесей неконденсирующихся газов в паре (например, воздуха). Снижение теплоотдачи при этом происходит потому, что притекающий к поверхности вместе с паром газ остается у стенки в виде газового слоя, через который затрудняется доступ пара к поверхности. Для отвода воздуха из пара в промышленных конденсаторах устанавливаются воздухоотсасывающие устройства. [c.223] Заметим, что теплоотдача при конденсации достаточно высока. Поэтому основное внимание следует уделять профилактическим мерам, препятствующим ее снижению от наличия воздуха в паре, отложений на поверхности накипи, масла и других загрязнений, а также от неправильного отвода конденсата. [c.223] В природе и технике процессы теплообмена нередко сопровожда-К1ТСЯ переносом массы, т. е. массообменом (испарение, сушка, конденсация пара из парогазовой смеси и т. д.). Масса вещества, проходящего в единицу времени через единицу поверхности в направлении нормали к ней, называется плотностью потока массы / и выражается в килограммах на квадратный метр-секундах. [c.223] Вели система состоит из жидкой и газообразной фаз (процесс испарения), то у поверхности раздела фаз образуется диффузионный пограничный слой, представляющий собой область резкого изменения концентрации переносимого вещества. По мере приближения к поверхности раздела фаз конвективные токи вещества затухают и непосредственно вблизи поверхности вещество переносится только путем молекулярной диффузии. [c.224] Поскольку на границе раздела фаз перенос вещества осуществляется путем молекулярной диффузии, для потока переносимого вещества применимо уравнение (2.202). [c.224] Заметив, что аналогия между процессами тепло- и массообмена является приближенной поэтому ее можно использовать лишь в приближенных расчетах. В реальных условиях аналогия процессов тепло- и массоотдачи по ряду причин нарушается. Поэтому расчеты массоотдачи, выполненные на основе аналогии, могут дать результаты, существенно отличающиеся от действительных. [c.225] Сложность совместно протекающих процессов тепломассообмена затрудняет получение достаточно общих зависимостей и зачастую исключает возможность сравнения между собой экспериментальных данных, полученных в разных условиях. Предлагаемые различными исследователями уравнения подобия носят сугубо частный характер. [c.225] Когда теплота, полученная жидкостью от парогазовой среды, окажется равной теплоте, затрачиваемой на испарение, изменение температуры поверхности жидкости прекратится. Процесс испарения, при котором вся теплота, переданная от парогазовой среды к жидкости, затрачивается на ее испарение и возвращается в парогазовую среду с паром, называется процессом адиабатного испарения, а соответствующая равновесная температура поверхности жидкости — температурой мокрого термометра 4- Заметим, что идеальный адиабатный процесс возможен только при 4 = О, поскольку при 4 О парогазовая среда воспринимает с паром некоторое количество теплоты, равное энтальпии испарившейся жидкости. [c.226] В тех случаях, когда температура жидкости превышает температуру окружающей среды, поток теплоты от поверхности горячей жидкости за счет ее испарения может значительно превышать конвективный. Поэтому горячую жидкость необходимо хранить в закрытых резервуарах. [c.226] Задача 18.1. Определить коэффициент теплоотдачи и поверхностную плотность теплового потока, передаваемого от стенки парового котла к кипящей воде, если давление в котле р = 0,98 МПа, а температура его стенки = 190 °С. [c.226] Задача 18.2. Определить коэффициент теплоотдачи при кипении воды, если давление среды р = 23,2 бар, а поверхностная плотность теплового потока q — = 9 10 Вт/м . [c.227] Задача 18.3. На наружной поверхности вертикальной трубы диаметром d = 20 мм и высотой Я = 2 м конденсируется сухой насыщенный водяной пар при давлении р = 10 Па. Температура поверхности трубы = 94,5 С. Определить коэффициент теплоотдачи от пара к трубе и количество пара, которое конденсируется на поверхности трубы. [c.227] Задача 18.4. Определить количество воды, испаряющейся за один час а неподвижную воздушную среду, где давление р = 10 Па, с поверхности площадью 0,5 X 1 м , и рассчитать поверхностную плотность теплового потока о1 оды к воздуху. Температура воды на поверхности = 50 °С, температура воздуха /ж = 20 °С, парциальное давление водяных паров в воздухе р = = 800 Па. [c.228] Решение. Физические параметры воздуха при температуре / 20 Q 15] V = 15,06. 10 mV = 2,59 10 Вт/(м К) Рг = 0,703. При = = 50 °С давление насыщенного пара = 12 355 Па, скрытая теплота парообразования т= 2382,5 кДж/кг. [c.228] Вернуться к основной статье