Теория пленочной конденсации

При быстрой конденсации пара на вертикальной стенке вследствие разности температур пара tпара и tстенки образуется сплошная пленка жидкости. Под действием силы тяжести, которая направлена параллельно стенке, конденсат стекает вниз, причем толщина слоя постепенно увеличивается, вследствие добавления новых количеств конденсата.

Средняя скорость стекания конденсата зависит от его удельного веса γ, вязкости μ. γ и μ зависят от t^о. Температура жидкой пленки принимается равной с одной её стороны tст., а с другой – tпара.

Если движение пленки ламинарное, то количество тепла, проходящее через неё может быть определено по уравнению теплопроводности (з-н Фурье).

Q =

δ – толщина пленки.

С другой стороны – это же количество тепла можно выразить основным уравнением теплоотдачи: Q = α (tпара – tст.)

Приравняем, получим:

α = λ/δ

Т.о. α целиком зависит от δ (толщины пленки конденсата). Чем толще пленка, тем теплоотдача хуже (поэтому α плен. << α кап.)

Лучшее совпадение с опытными данными дают величины α, вычисленные по формулам, полученным на основе теории подобия и теплообмену при конденсации паров.

В данном случае изменение состояния на границе перехода паровой фазы в жидкую учитывается введением критерия конденсации:

K = r/c∆t, где

r – скрытая теплота конденсации, Дж/кг;

c – теплоемкость конденсата; , ∆t = tпара-tстенки.

Критерий конденсации К является определяющей величиной во всех случаях mеплообмена, связанных с изменением агрегатного состояния вещества.

Общая связь между критериями подобия в случае конденсации имеет вид:

Nu=ƒ(Ga,Pr,K) Ga = Критерий Галилея.

Из опытных данных С.С.Кутателадзе при ламинарном течении пленки конденсата (Re <100) α на вертикальной трубе получил: ; (*)

λ,γ,μ – теплопроводность, удельный вес, вязкость конденсата

при ,

r – скрытая теплота конденсата при tпара.

Если Reконденсата >100, то в нижней части трубы пленка конденсата движется турбулентно и α = , Reк = ,

h – высота трубы (стенки).

При конденсации на горизонтальных трубах используют (*), но коэффициент не 1,15, а 0,725 и вместо высоты стенки h подставляют наружный диаметр трубы dн.

При конденсации на пучке горизонтальных труб вместо d в формулу следует подставить ∑ dнаруж. расположенных друг под другом.

, n – общее кол-во труб, m – число рядов труб по вертикали.

Дата добавления: 2014-01-07