Теплообмен при конденсации пара

Теплообмен при конденсации пара

• Теплообмен при конденсации пара Процесс конденсации состоит в том, что при определенных условиях пар может находиться как в жидком, так и в твердом состоянии. Процессы конденсации — это довольно распространенные конденсаторы паровых турбин, установки опреснения морской воды, которые получают питьевую

воду из моря или океана, теплообменники в холодильных установках и т. Д. Конденсация паров всегда связана с отводом тепла от поверхности конденсации и сопутствующим удалением образующегося конденсата. Конденсация происходит только тогда, когда температура и давление пара ниже критической температуры и давления. Он проходит через объем пара и твердую охлаждающую

поверхность. Конденсация на твердых поверхностях чаще всего используется в технике. • давлении и температуре ниже насыщения, пар охлаждается и конденсируется за счет теплообмена. Конденсация в виде пленки или капель остается на

Когда насыщенный или перегретый пар контактирует со стенкой при определенном Людмила Фирмаль

поверхности и стекает вниз. В зависимости от состояния поверхности различают два типа конденсации: капельная и пленочная. Если поверхность конденсата не смачивается жидкостью (покрытой каким-либо жиром, керосином, нефтепродуктами и т. Д.), Конденсация будет уменьшаться, если конденсат оседает в виде отдельных капель. На смачиваемой поверхности конденсатора

конденсированный насыщенный пар образует сплошную пленку определенной толщины. Этот тип конденсации называется пленочной конденсацией. В случае водяного пара конденсация капель является случайным и нестабильным кратковременным явлением. Он характеризуется интенсивным теплообменом, а коэффициент теплопередачи в 15-20 раз выше, чем у пленки. Это

явление объясняется тем, что конденсированный пар находится в непосредственном контакте с поверхностью охлаждения. В настоящее время ведется большая работа по созданию искусственной конденсации капель с использованием специального материала, называемого антифризом (водоотталкивающий и водоотталкивающий материал). Эти вещества вводятся в водяной пар

• или наносятся на поверхность теплообменника. Для поддержания стабильной капельной конденсации водяного пара необходимо постоянно добавлять водоотталкивающий агент. Они либо вымываются со временем, либо растворяются в конденсате. Многие органические соединения являются такими веществами, но они недолговечны. ■ Конденсация пленки обычно наблюдается в

теплообменниках, работающих с «чистым водяным паром». На вершине вертикальной стены или трубы пленка медленно вытекает и движется слоями. По мере увеличения скорости конденсата пленка становится турбулентной. При пленочной конденсации тепло паров передается на поверхность пленки конденсата, которая передает тепло стенке. Конденсированная пленка имеет большое термическое сопротивление, и чем толще теплообмен, тем ниже теплообмен. В

случае ламинарного движения пленки конденсата, рассмотрите теплопередачу во время конденсации пленки. теплопроводности. Когда существует температура / (1 (температура насыщения) на поверхности конденсирующей пленки, обращенной к паре, и поверхность конденсирующей пленки контактирует со

В этом процессе передача тепла через пленку осуществляется только за счет Людмила Фирмаль

стенкой при температуре / st, тепловой поток обусловлен теплопроводностью I и толщиной пленки b конденсата I. Плотность пучка Кроме того, из закона Ньютона-Ричмана, если существует коэффициент теплопередачи а, плотность теплового потока равна Я (> н-й), Откуда а = а (28-4) о Из уравнения (28-4) коэффициент теплопередачи зависит от толщины слоя конденсата, протекающего через стенку, и чем толще слой, тем ниже теплопередача. Теория

конденсации пара основана на работе Нусельта, которая находит формулу для расчета коэффициента теплопередачи путем расчета толщины конденсированной пленки и интегрирования количества тепла, проходящего через вертикальную стенку, по высоте // , Тем не менее, Нуссельт принял некоторые упрощенные предположения при создании теории конденсации. В дополнение к работе Нуссельта ученый П. Л. Капица показал, что течение жидкой пленки вдоль

вертикальной плоскости может иметь волновые свойства. В результате теоретических исследований П.Л. Капица доказал, что коэффициент теплопередачи конденсации пара в вертикальной плоскости на 21% выше, чем в чистом ламинарном потоке. Это соответствует уравнению, полученному Нуссельтом. Поэтому в реальных расчетах для определения среднего значения коэффициента теплопередачи рекомендуется следующая формула:

Для вертикальных стен — ■ • ч. <28-5 » r-‘fe ^ W- • ^ «(28-8) Для горизонтальных стен. * • , •• «горы = 0J2 \ f, epw rX *. ,. (28-6) Где g — гравитационное ускорение. Xt — теплопроводность жидкости. g — теплота испарения. hw-плотность жидкости, vm — кинематическая вязкость жидкости. V’f t — высота вертикальной стены. tu — температура насыщенного пара. / st-температура стенки; d — наружный диаметр трубы. Параметры конденсата A.zh, v> K и hf

берутся при средней температуре пленки конденсата, равной / кр = 0,5 (тБ + тСТ). Теплота испарения g получается при температуре насыщения / а. , • В общем случае уравнение теплопередачи для конденсации одинаковых чисел ламинарного движения имеет вид NuСfGa-К-.Рг. (Ргж / Ргст), (28-7) Где К — число фазовых превращений, равное ‘k = g / ((7с. Эта формула действительна для паров различных

веществ. Масса конденсата, образующегося на поверхности 1 мг, определяется по формуле -. , ■ Я б д Масса конденсата-кг! (Сек • м *). Поскольку высота трубы всегда больше диаметра, коэффициент теплопередачи горизонтального трубного устройства выше, чем у вертикального трубного устройства.

Смотрите также:

Решение задач по термодинамике

Теплообмен при свободном движении жидкости	Влияние различных факторов на теплообмен при конденсации
Теплообмен при кипении жидкости	Общие сведения о тепловом излучении