15.Тепло- і масообмін при конденсації пари з парогазової суміші

Наявність у парі неконденсуючого газу затрудняє доступ пари до поверхні конденсації. У результаті швидкість конденсації зменшується.стінка непроникна. Її температура нижче температури основної маси парогазової суміші . По стінці тече плівка конденсату, що утворювався Загальна кількість теплоти, переданої поверхні плівки, рівно Пара, що досяглася поверхні розділу фаз, конденсується. При цьому виділяється теплота фазового переходу . Теплота фазового переходу разом з теплом, переданим конвективною тепловіддачею, переноситься до твердої стінки, на якій перебуває конденсована фаза. Перенос теплоти через плівку, що рухається, конденсату визначається теплообміном теплообміном, описаним раніше. Твердій стінці передається й деяка теплота переохолодження конденсату відносно t_пов, тому що температура по товщині плівки змінюється від t_пов до t_с (мал. 15.1). Здебільшого теплота переохолодження конденсату невелика й у багатьох розрахунках нею можна зневажити. Тоді при стаціонарному режимі щільність теплового потоку

можна вважати незмінної по товщині шару конденсованої фази.Зневажаючи переохолодженням конденсату, щільність теплового потоку на стінці можна описати наступним рівнянням:

При розрахунку q_с часто використовують рівняння

16. Масообмін при випаровуванні рідини в парогазове середовище.Випар рідини з вільної поверхні викликається тепловим рухом молекул рідини. Молекули, що володіють енергією, достатньої для подолання сил зчеплення, вириваються з поверхневого шару рідини в навколишнє середовище. Частина молекул у результаті зіткнення між собою й молекулами газу відбивається до поверхні випару, де знову відбувається відбиття або поглинання. Інша частина випущених молекул молекулярною дифузією й конвекцією поширюється в навколишньому середовищі й остаточно губиться рідиною.Якщо вдалині від рідини газ не насичений пором, то виникає потік речовини, завжди спрямований від поверхні випару. Потік теплоти при цьому може бути спрямований як від рідини до газу, так і від газу до рідини. Напрямок теплового потоку буде залежати від того, більше або менше температура поверхні випару t_в температури парогазової суміші t_пг.На випар рідини затрачається теплота в кількості , Вт/м², де r — питома теплота фазового переходу. Якщо до рідини підводить менше теплоти, чим затрачається на випар, то відбувається охолодження рідини, якщо більше — рідина нагрівається. У випадку стаціонарного процесу випару з поверхні стікаючої плівки, коли t_с > t_пов (але кипіння не відбувається) і t_пов > t_п.г. Звичайно, при цьому відповідним чином необхідно врахувати зміну напрямку теплового потоку.Процес випару, при якім уся теплота, передана від парогазової суміші до рідини, затрачається на випар останньої й вертається до суміші з пором, називають процесом адіабатного випару. Температуру t_м називають температурою рідини при адіабатному випарі або температурою мокрого термометра.З рівняння (15.5) випливає, що при адіабатному випаровуванні

На практиці часто зустрічаються неадіабатні процеси випару.Коефіцієнти тепло- і масовіддачі залежать від форми й розмірів поверхні випару, характеру руху парогазової суміші (вільне або змушене, ламінарне або турбулентне), фізичних властивостей рідини й газу, концентрації компонентів у парогазовій суміші й т.п.У процесі випару рідини з дійсні поверхні теплообміну й масообміну різні, тому що рідина випаровується зі своєї поверхні; ця відмінність залежить від поглиблення рідини. Випар частково йде й з дуже тонких плівок рідини, що прилягають до меніска внаслідок капілярних ефектів другого роду. При значнім поглибленні рівня рідини перенос пари до розрахункової поверхні багато в чому визначається опором капілярів. Якщо прохідні перетини капілярів дуже малі, то плин у капілярах характеризується законами плину розріджених середовищ.При випарі з вільної поверхні великого об'єму рідини також спостерігаються особливості. Звичайно парогазовий потік обурює поверхневий шар рідини, у результаті чого можуть мати місце хвилеутворювання й краплинне віднесення рідини в газовій потік.