Теплоотдача при конденсации

Пар конденсируется, т. е. переходит в жидкое состояние, на поверхности теплообмена, температура которой ниже температуры насыщения (t_c < t_н). Различают капельную конденсацию, когда об­разовавшаяся жидкость (конденсат) не смачивает поверхность и скатывается в виде отдельных капель, например как ртуть на стальной стенке, и пленочную конденсацию, когда конденсат сма­чивает поверхность и образует сплошную пленку. Пленочная конденса­ция встречается значительно чаще.

Аналитическое решение для расчета локального коэффициента теплоотдачи при ламинарном течении пленки (Re = wδ/ν < 400), полученное В. Нусселътом в 1916г., имеет вид

где r— теплота парообразования.

Из формулы (10.14) видно, что ин­тенсивность теплоотдачи убывает по ме­ре стекания конденсата из-за возраста­ния толщины его пленки. Среднее значе­ние коэффициента теплоотдачи от по­верхности высотой H

Рис. 24. Характер течения конденсата на

вертикальной пластине (а) и распределение

коэффициента теплоотдачи по высоте (б)

В промышленных теплообменниках конденсация обычно происходит на по­верхности пучков труб. Коэффициент теплоотдачи от пучка труб ниже, чем от одиночной трубы, поскольку толщина пленки конденсата на нижних трубах увеличивается за счет стекания его с верхних труб. Формулы и графики для расчета поправок можно найти в спра­вочниках.

Присутствие в паре неконденсирую­щихся газов (например, воздуха) сильно снижает значение коэффициента тепло­отдачи (рис. 10.5) из-за того, что пар, подходя к поверхности, на которой идет конденсация, увлекает вместе с собой и неконденсирующиеся газы. При кон­денсации происходит как бы сортировка перемещенных молекул пара и газа — первые захватываются пленкой конденсата, а вторые остаются в газовой фазе, накапливаются и вынуждены двигаться назад от поверхности раздела фаз. Этот встречный поток затрудняет доступ но­вым молекулам пара к пленке конденса­та, т. е. замедляет процесс конденсации. Влияние неконденсирующихся газов на теплоотдачу при конденсации уменьша­ется в случае, когда поверхность обдува­ется потоком пара со скоростью ш_п, по­скольку при этом молекулы газа сносят­ся набегающим потоком и не успевают накапливаться около пленки конденсата.

Дата добавления: 2015-05-26