ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Образование пересыщенного пара и тумана при конденсации пара в трубе из "Теоретические основы образования тумана при конденсации пара Издание 3" Зависимость между давлением пара и температурой (определяющая величину пересыщения пара) в рассматриваемом случае может быть установлена из уравнений массо- и теплоотдачи, полученных для многих процессов на основе теоретических исследований, а также лабораторных и производственных опытов. Эти уравнения носят эмпирический характер, поскольку они выводятся на основе теории подобия и обычно учитывают совместное влияние на процессы массо- и теплоотдачи турбулентной и молекулярной диффузии и теплопроводности. [c.148] При охлаждении паро-газовой смеси, турбулентно движущейся вдоль более холодной поверхности, происходит молекулярная диффузия пара к этой поверхности через прилегающий к ней пограничный слой газа, а затем конденсация пара на поверхности (массоотдача). Одновременно паро-газовая смесь охлаждается за счет молекулярной теплопроводности (теплоотдача). Выравнивание концентрации и температуры в турбулентном ядре потока происходит вследствие турбулентного перемешивания. Таким образом, в рассматриваемом случае процессы осуществляются как за счет турбулентной, так и молекулярной диффузии и теплопроводности. [c.149] Коэффициент б является величиной безразмерной, при малой концентрации пара его можно принять постоянным. [c.150] Из уравнения (5.8) следует, что функциональная зависимость 8=1 (Т) имеет максимум. Возможность определения максимального пересыщения пара, возникающего в процессе конденсации пара на поверхности, имеет большое практическое значение, так как позволяет предсказать начало образования тумана без проведения полного расчета процесса конденсации. [c.151] Давление и пересыщение пара в конце процесса зависят от коэффициента й. Чтобы установить значение этого коэффициента, можно воспользоваться многочисленными теоретическими и эмпирическими формулами, отражающими процессы передачи массы и тепла. [c.152] п — коэффициенты с — теплоемкость % — коэффициент теплопроводности. [c.152] При выводе уравнения (г) учтено уравнение (5.5). [c.153] Отношение (/)/а)° мало меняется с изменением температуры, поэтому для небольших интервалов температур оно может быть принято постоянным (табл. 5.1, Приложение 4). [c.153] С увеличением критерия Рейнольдса коэффициент т в уравнении (5.17) стремится к единице , поэтому при Не- оо значение 6=1. Таким образом, с повышением величины Ке зависимость давления пара от температуры [выражаемая при постоянной температуре поверхности конденсации уравнением (5.7)] приближается к линейной независимо от природы газовой среды и конденсирующегося пара. [c.153] Безразмерный коэффициент б оказывает существенное влияние на величину возникающего пересыщения пара 5, поэтому его можно назвать критерием объемной конденсации. [c.153] Уравнение (5.19) отличается от уравнения (5.18) множителем который больше единицы для газовой смеси с высоким содержанием конденсирующегося пара. Если же пары сильно разбавлены конденсирующимся газом (р 0,1 атм), то значение этого множителя близко к единице, и уравнение (5.19) переходит в уравнение (5.18). [c.154] Аналогично можно получить значения критерия 6 для конденсации пара на внешней поверхности труб, а также для других частных случаев конденсации пара на поверхности. [c.154] При конденсации пара в трубе в условиях турбулентного движения газа температура газа и давление пара по сечению турбулентного потока снижаются от центра трубы к ее стенкам причем чем больше Ке, тем меньше это снижение. Пересыщение пара изменяется в противоположном направлении, т. е. в начале процесса оно увеличивается от центра трубы к ее стенкам. При ламинарном движении газа уменьшение давления пара и температуры газа (и увеличение пересыщения пара) от центра трубы к ее стенкам происходит в большей степени, чем при турбулентном движении газа. [c.154] В каждом опыте были измерены температура и влажность воздуха, поступавшего в трубку и выходившего из нее, а также температура стенки трубки. Пользуясь уравнением (5.7), подсчитывали значение коэффициента б, а затем и величину пересыщения пара на выходе из трубки. В первой серии опытов воздух, поступавший в конденсационную трубку, насыщали парами воды, во второй серии его не насыщали. [c.155] Результаты опытов, приведенные в табл. 5.2, показывают, что во всех случаях пересыщение пара увеличивалось. Опытные значения коэффициента б достаточно близки к данным, рассчитанным по приведенным выше формулам. [c.155] Если в трубку подавать предварительно отфильтрованный от пыли воздух, то, несмотря на наличие пересыщенного пара, образования тумана в воздухе, выходящем из трубки, не наблюдается. Это обусловлено тем, что максимальное пересыщение, полученное в опытах, меньше величины критического пересыщения пара. В тех случаях, когда пропускают нефильтрованный воздух, на выходе его из трубки наблюдается туман. [c.155] Давление пара воды в паровоздушной смеси, мм рт. ст. [c.156] Теоретическое значение коэффициента б, равное 1,07, соответствует значениям, вычисленным по данным опытов. Некоторые отклонения можно объяснить, по-видимому, трудностью определения влажности газа, поскольку даже небольшие неточности в этом анализе очень сильно сказываются при вычислении значения коэффициента б по уравнению (5.7). [c.156] Если известна температура газовой смеси и величина пересыщения пара, можно определить Так как 1, то в присутствии насадки пересыщение пара всегда уменьшается. [c.157] Следует указать, что, пользуясь уравнениями (5.3), (5.5) и (5.11), можно перенести результаты многочисленных исследований по теплоотдаче на процессы передачи массы (и наоборот) и определить необходимые для расчета коэффициенты. Связанные с этим вычисления просты, так как отношение р/а (или рр/а) обычно изменяется в незначительных пределах. Например, для обычных условий испарительного охлаждения циркуляционной воды отношение Рр/а=2,9—3,0. [c.157] Вернуться к основной статье