Подставляя q из формулы (5.1), получим

, кг/с. (2.2)

Рис. 2.1. Распределение расчетных температур жидкости, газа и концен­траций пара в аппарате контактной системы охлаждения шахтного турбокомпрессора (противоток): а – охлаждение воздуха; б – охлаждение воды; I – на входе газа в реактивное пространство; II – на вы­ходе газа из реактивного простран­ства; 1– соседние частицы жидкости; 2 – по­граничный слой насыщенного газа; 3 – пограничный слой ненасыщенного газа.

Изменение температуры воздуха по смоченному термометру в слое насыщенного воздуха происходит от температуры воды T_w до температуры воздуха T_м на границе с насыщенным газом.

Изменение температуры газа по сухому термометру проис­ходит в другом пограничном слое – слое ненасыщенного газа (рис. 2.1). Это изменение – от температуры T_м на границе до температуры T в потоке газа – вызывает соответствующее рас­пределение концентраций пара и влагосодержания газа. При дви­жении жидкости в аппарате влагосодержание газа на границе пограничных слоев насыщенного и ненасыщенного газа меняется в процессе тепло- и массообмена от d_м1 до d_м2 (согласно соот­ветствующим этому влагосодержанию температурам T_м1 и T_м2).

В ядре потока газа, в отличие от пограничного слоя, влагосодержание газа меняется от d₁ до d₂ в соответствии с распределением температур газа по мокрому термометру T₁ и T₂. На границах пограничных слоев формируются две разности температур: разность между температурами газа по сухому и смоченному термометрам и разность между температу­рой газа по смоченному термометру и температурой жидкости (рис. 2.1). Первая разность не определяет тепломассообмен, так как, входящая в нее, температура газа по сухому термометру не определяет энтальпию газа. Вторая разность определяет тепло­массообмен, так как, входящие в нее, температуры однозначно определяют энтальпию каждой среды: газа и жидкости.

Есть еще третья разность – между температурой газа по сухому термо­метру и температурой жидкости. Эта разность не является дви­жущей силой полного теплообмена, так как, во-первых, темпера­тура газа по сухому термометру не определяет его энтальпию; во-вторых, эта разность может иметь знак, не соответствующий направлению процесса тепломассообмена, ибо эти температуры газа и жидкости связаны через равновесную температуру T_м, т. е., как видно из рис. 2.1, не имеют между собой непосредственной связи.

На границах пограничного слоя ненасыщенного газа формируется разность влагосодержаний газа, являющаяся, как показано выше, движущей силой массообмена.

Ввиду полидисперсности капель и разнонаправленности про­цессов изменение температур и концентраций в пограничных сло­ях сред неоднородно. Вне пограничного слоя температуры сред непостоянны, а слой не имеет чет­ких границ. В некоторых случаях при значительном количестве мельчайших капель с большой кривизной поверхности вследствие больших парциальных давлений концентрация пара и темпера­тура газа по смоченному термометру может отличаться от тех же параметров, вычисленных для плоской поверхности раздела фаз. Принятая модель интегрально учитывает изменение температур во входном и выходном сечении аппарата, предполагает постоян­ство температур внутри капель жидкости и в промежутках между ними, заполненных газом. Модель является расчетно-условной и позволяет выполнить аналитический вывод теоретических зависи­мостей, необходимых для практических целей. Их соответствие экспериментальным данным может служить основанием для оценки пригодности принятой модели.