ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплопередача при одновременном тепло и массопереносе из "Теплопередача и теплообменники" Процессы тепло- и массопереноса рассматриваются обычно отдельно и независимо друг от друга. Для их количественного учета применяются уравнения, правда, подобные, но в то же время различные, описывающие явления определенной категории, которые происходят в теплообменниках. [c.366] Действительно, каждый аппарат для массообмена одновременно в известной степени является теплообменником, потому что массообмену всегда сопутствует изменение теплосодержания системы. Так, например, абсорбер СО2 мы называем аппаратом для массообмена ввиду того, что количество тепла, участвующее в теплообмене, либо незначительно, либо в данном случае нас не интересует. Вводя обычное в теории массообмена понятие об изотермичности процесса, мы ограждаем себя, правда, искусственно, но ради простоты, от каких-либо иных тепловых явлений, не относящихся к явному, как бы автоматическому, переносу тепла, связанному непосредственно с массопереносом. [c.366] Если даже нет сомнений, куда причислить такой аппарат (например, скруббер, поглощающий аммиак из газа) и как его считать, то все равно мы попадаем в затруднительное положение, решая задачу охлаждения горячего газа с большим содержанием водяного пара путем орошения его холодной водой. Горячий газ отдает часть своего тепла воде, температура его понижается, но, кроме того, он теряет с водой все количество водяного пара вместе с его теплосодержанием. [c.366] Возникает вопрос что это — теплообменник или диффузионный аппарат Ведь в этом случае происходят одновременно и теплообмен и массообмен. [c.366] Условимся называть одновременно идущим тепло- и массопереносом такой сложный процесс, при котором, кроме автоматического переноса тепла с массой, которая его транспортирует, происходит еще и теплообмен путем теплоотдачи. [c.367] что мы не можем рассматривать задачу односторонне, учитывая только один процесс, а должны оценивать их совместно, пользуясь обобщенным методом. [c.367] Также очевидно, что математический метод описания совместно протекающих процессов должен согласоваться с уравнениями, которые имеют силу для каждого из этих процессов. Классический аппарат для описания явлений тепло- или массообмена должен стать частным выражением общего подхода к решению этой сложной задачи. [c.367] К сожалению, проектировщики встречают в литературе огромное разнообразие методов подхода к решению данного вопроса. В виде примера приведем методы расчета процесса конденсации водяного пара из паро-воздушной смеси при орошении ее холодной водой. [c.367] Отдельные параметры — Т. pJ , I, Х . ф, Ф — относятся, с одной стороны, к середине потока паро-газовой смеси, а с другой — к смеси, находящейся в равновесии с зеркалом воды. (Поверхность жидкости без учета ее формы и положения мы будем называть для краткости зеркалом .) Разность Д выражает движущую силу процесса. Каждый из этих методов дает иную формулу и численное значение коэффициента теплоотдачи а. Эти коэффициенты тем более переменны, чем меньше параметров учитывает данный метод в выражении движущей силы. [c.367] И все-таки весьма значительная изменяемость ад неизбежна, потому что неучтенное давление инертных газов должно найти свое отражение в самом коэффициенте а . [c.368] Каждое из этих уравнений для частного случая воздух—вода в узких пределах температур и давлений может применяться с хорошими результатами (если располагать найденными экспериментально величинами коэффициента а, собранными различными авторами в таблицы, диаграммы или эмпирические уравнения). [c.368] В случаях, отклоняющихся от тех, которые были исследованы по данному методу, проектировщик обычно проверяет расхождение результатов, и выбор метода становится очень трудным, требующим критического анализа. [c.368] Поведение отдельных смесей, за исключением воздуха с водяным паром, до сих пор выяснено совершенно недостаточно. [c.368] Рассмотрим задачу суммирования обоих процессов — тепло- и массообмена — в наиболее общем виде. При этом следует учесть природу жидкости и газа, направление процесса, а также температуру и да-Б.чение (в пределах практических задач). [c.368] Прежде всего уточним, во избежание недоразумений, содержание термина количество перешедшего тепла Q . Рассмотрим, например, какой-нибудь конденсатор насыщенной паро-газовой смеси (схема на рис. 5-1). Эта смесь входит с теплосодержанием уходит с теплосодержанием /р2 (теплосодержание конденсата /к). [c.368] Балансовое значение Qa будет более или менее отличаться от значения количества тепла Q, отданного смесью в зависимости от температуры конденсата Ок.так как i J = t . [c.369] Как видим, величина Q связана непосредственно с тепло- и массо-обменом и является абсолютной величиной отданного количества тепла, в то время как значение Св зависит, кроме того, и от других условий процесса. Поэтому условимся считать, что Q = l — это количество тепла, фактически отданное паро-газовой смесью без учета того, куда ушло это тепло. [c.369] В трубчатых конденсаторах часть этого тепла уходит с конденсатом, а через стенку отдается Qs iQ , в конденсаторе же смешения конденсат покидает систему вместе с охлаждающей водой и имеет теплосодержание /к, причем сама охлаждающая вода отбирает только тепло Qв Q При расчете конденсаторов чистого пара этой трудности нет, так как температура конденсации постоянна по всему пути потока пара. Поэтому нетрудно при помощи расчета отделить тепло конденсации от тепла охлаждения конденсата. В случае паро-газовой смеси температура конденсации пара вследствие непрерывного изменения его парциального давления изменяется, и трудно определить простым методом теплоту конденсации. [c.369] Этот сложный вопрос, какой величиной Q правильнее оперировать, обычно обходят, составляя приближенный тепловой баланс. [c.370] Пример 44. Смесь воздуха с насыщенным водяным паром поступает при i, = 80° С, а уходит при 2 = 20° С. [c.370] Вернуться к основной статье