33.Теплообмен при конденсации пара, общие представления.

Если пар соприкасается со стенкой, температура которой ниже температуры насыщения, то пар конденсируется и конденсат оседает на стенке. При этом различают два вида конденсации: капельную, когда конденсат осаждается в виде отдельных капель , и пленочную, когда на поверхности образуется сплошная пленка жидкости. Капельная конденсация возможна лишь в том случае, если конденсат не смачивает поверхность охлаждения. Искусственно капельная конденсация может быть получена путем нанесения на поверхность тонкого слоя масла, керосина или жирных кислот или путем примеси этих веществ к пару. При этом поверхность должна быть хорошо отполирована. При конденсации же чистого пара смачивающей жидкости на чистой поверхности всегда получается сплошная пленка. В промышленных аппаратах —конденсаторах — иногда возможны также случаи смешанной конденсации, когда в одной части аппарата получается капельная, а в другой — пленочная конденсация.

Для организации стационарного процесса конденсации пара теплоту необходимо непрерывно отводить от поверхности охлаждения. В целом интенсивность теплоотдачи при конденсации пара оказывается достаточно высокой. Однако если в паре содержится примесь газа (например, воздуха), скорость конденсации заметно снижается. Газ постепенно накапливается около поверхности, и это затрудняет доступ новых порций пара к поверхности. В определенных условиях конденсация может происходить также внутри объема пара или парогазовой смеси. Так, например, выпадение дождя является следствием процесса объемной конденсации водяного пара из влажного воздуха в естественных условиях. При расширении пара на последних ступенях паровых турбин также может на- наблюдаться процесс объемной конденсации водяного пара. Для возникновения объемной конденсации пар должен быть пересыщен (его плотность должна превышать плотность насыщенного пара). Мерой насыщения пара служит отношение давления пара р к давлению насыщенного пара ps в равновесии с жидкостью, поверхность которой плоская. При p/ps>1 пар пересыщен, при p/ps = 1 пар насыщен. Степень пересыщения p/ps, необходимая для начала объемной конденсации, зависит от наличия в паре мельчайших пылинок (аэрозолей), которые служат готовыми центрами конденсации. Чем чище пар, тем выше должна быть начальная степень пересыщения. Опыт показывает, что центрами конденсации могут служить также электрически заряженные частицы, в частности, ионизированные атомы, присутствующие в паре.

34. Теплообменные аппараты, общее уравнение теплового баланса и уравнение теплопередачи.

Теплообменным аппаратом называется устройство, в котором осуществляется процесс передачи теплоты от одного теплоносителя к другому. По принципу действия теплообменные аппараты могут быть разделены на рекуперативные, регенеративные и смесительные. Рекуперативными называются такие аппараты, в которых теплота от горячего теплоносителя к холодному передается через разделяющую их стенку. Примером таких аппаратов являются парогенераторы, подогреватели, конденсаторы и т. п. Регенеративными называются такие аппараты, в которых одна и та же поверхность нагрева омывается то горячим, то холодным теплоносителем. При протекании горячей жидкости теплота воспринимается стенками аппарата и в них аккумулируется, при протекании холодной жидкости эта аккумулированная теплота ею воспринимается. Примером таких аппаратов являются регенераторы мартеновских и стеклоплавильных печей, воздухоподогреватели доменных печей и др. В рекуперативных и регенеративных аппаратах процесс пере- передачи теплоты неизбежно связан с поверхностью твердого тела. Поэтому такие аппараты называются также поверхностными. В смесительных аппаратах процесс теплопередачи происходит путем непосредственного соприкосновения и смешения горячего и холодного теплоносителей. В этом случае теплопередача протекает одновременно с материальным обменом. Примером таких теплообменников являются башенные охладители (градирни), скрубберы и др.

уравнение теплопередачи : Q=kF(t1-t2) где: k- коэффициент теплопроводности (Вт/м²*К); F- поверхность нагрева (м²); ∆t- температурный напор.

уравнение теплового баланса: Q1=Q2+∆Q где: количество теплоты, отданное горячим теплоносителем Q1=G1*Cp1(t’₁-t’’₁) ; количество теплоты, воспринятое холодным теплоносителем Q2=G1*Cp2(t’₂-t’’₂).

∆Q- потери теплоты в окружающую среду; G1,G2- массовые расходы горячего и холодного теплоносителей; Cp1,Cp2- удельные теплоемкости теплоносителей при постоянном давлении; t’₁,t’’₁- температуры горячего теплоносителя на входе и выходе из аппарата; t’₂,t’’₂- температуры холодного теплоносителя на входе и выходе его из аппарата.