ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ Глава шестнадцатая. Основные понятия и законы теплового излучения из "Тепломассообмен Изд3" Совместные процессы массо- и теплообмена осуществляются в подогревателях и конденсаторах паровых турбин на ТЭС и АЭС, в контактных теплообменниках промышленных предприятий и других случаях. Чаще всего процесс массообмена возникает из-за наличия в паре неконденсирующего-ся газа. Таким газом обычно является воздух, который проникает в теплообменник, работающий под разряжением. Конденсация геотермального пара на ГеоТЭС происходит в присутствии смеси нейтральных газов. [c.401] Возможна также кондёнсация при отсутствии отвода теплоты в объем жидкости (например, конденсация на каплях, находящихся в потоке пересыщенного пара, или конденсация пересыщенного пара на теплоизолированной поверхности). Совместные процессы тепло- и массообмена имеют место как при конденсации пересыщенного пара из парогазовой смеси, так и при конденсации чистого пересыщенного пара. [c.402] Особенностью конденсации смеси пара с нейтральными газами при ее течении в охлаждаемой трубе является то, что, чем дальше от входа в трубу, тем больше конденсация газов в потоке смеси. [c.402] Теоретическое решение задачи тепломассообмена при конденсации можно получить с помощью дифференциальных уравнений (см. гл. 14). Однако даже в простейших случаях (например, конденсация на вертикальной плоской стенке при ламинарном течении пленки) решение оказывается сложным [10]. В инженерных расчетах используется метод аналогии совместно с уравнениями материального и энергетического балансов. [c.402] При конденсации бинарной смеси концентрация газа С2 . у межфазной поверхности больше, чем вдали от нее (с2с С2оо)- Поэтому газ диффундирует в сторону от поверхности конденсации, а стефанов поток массы смеси направлен к стенке. При конденсации скорость Стефанова потока больше, чем при испарении, что объясняется наличием больших градиентов концентрации (или парциального давления) в первом случае. Таким образом, влияние поперечного потока вещества на характеристики тепломассопереноса при конденсации может быть более существенным, чем при испарении. [c.402] Важно отметить, что из-за снижения парциального давления пара вблизи поверхности конденсации температура поверхности пленки оказывается меньше, чем при конденсации чистого пара. Это является основной причиной уменьшения отводимого теплового потока и снижения интенсивности конденсации. Следовательно, чтобы воздух, попадающий в конденсаторы паровых турбин, не оказывал слишком сильно свое отрицательное влияние на теплоотдачу, его необходимо постоянно отводить из конденсатора. [c.402] Коэффициент массоотдачи р в соотношении (15.9) определяется с помощью аналогии процессов тепло- и массообмена. [c.403] Уравнение (15.9) справедливо для случая конденсации пересыщенного пара на каплях жидкости, но в этом уравнении следует учитывать, что q J. = 0. В (15.9) представляет собой проекцию вектора q на направлении внутренней нормали к поверхности жидкости. Так как первое слагаемое в левой части (15.9) больше нуля, то О и тепловой поток направлен в сторону пара. [c.403] Напомним основные сведения о кинетике и термодинамике химических реакций. Химические реакции, протекающие в объеме смеси веществ, называются гомогенными, а реакции на межфазной границе — гетерогенными. Примером гомогенной реакции может служить горение капли жидкого топлива, а примером гетерогенной — горение частицы угля. Большинство химических реакций происходит при постоянном давлении, поэтому их тепловой эффект оценивают изменением энтальпии. [c.403] Химические реакции, при протекании которых происходит уменьшение энтальпии системы (ДЯ 0) и во внешнюю среду выделяется теплота, называются экзотермическими. Реакции, в результате которых энтальпия возрастает (ДЯ 0) и происходит поглощение теплоты, называются эндотермическими. [c.403] Скорость химической реакции представляет собой изменение концентрации вещества, прореагировавшего в единицу времени (т.е. она равна взятой со знаком минус частной производной от концентрации по времени). Скорость реакции — положительная величина. Она зависит от природы реагирующих веществ, а также от их концентраций, температуры, присутствия катализатора. Скорость гетерогенной реакции зависит от площади поверхности соприкосновения между реагирующими веществами. [c.403] В обратимых реакциях скорость прямой реакции вначале имеет максимальное значение, а затем уменьшается вследствие уменьшения концентрации исходных веществ. Для обратной реакции все происходит наоборот. Состояние, в котором скорость обратной реакции становится равной скорости прямой реакции, называется химическим равновесием. [c.404] Предельный случай течения смеси химически реагирующих газов, когда скорости реакций настолько велики, что в каждой точке среды существует химическое равновесие, называется химически равновесным потоком, а пограничный слой при этом является равновесным пограничным слоем. Поток (а также пограничный слой) называется .замороженным , если скорости химических реакций настолько малы, что состав смеси в каждой точке среды определяется только процессами диффузии и конвекции. [c.404] Реальные процессы горения топлива включают в себя множество химических реакций. Для упрощения расчетов часто пользуются моделью простой химической реакции, включающей в себя три вещества горючее, окислитель и продукт реакции. Например, при горении твердого топлива углерод С — горючее, кислород О2 — окислитель, диоксид углерода СО2 — продукт реакции. Процесс горения углерода зависит как от скорости химических реакций, так и от интенсивности подвода окислителя к поверхности реагирования. [c.404] Из (15.10) видно, что скорость реакции зависит от температуры, причем при относительно низкой температуре она оказывается меньше, чем скорость диффузии окислителя к поверхности реагирования. Тогда скорость горения в основном определяется кинетикой химической реакции на поверхности. С увеличением температуры скорость химической реакции резко возрастает до тех пор, пока не будет соизмерима со скоростью диффузии. При больших значениях температуры скорость химической реакции настолько велика, что процесс горения зависит в основном от поступления окислителя к поверхности реагирования. При этом окислитель незамедлительно вступает в реакцию с горючим, а концентрация его на поверхности близка к нулю. [c.404] Уравнение энергии (см. 14.5) справедливо и при наличии в потоке химических реакций, но при этом необходимо учитывать энтальпию образования компонента, кДж/кп В таблицах приводится стандартная энтальпия образования одного моля из соответствующих простых веществ, называемых элементами. По определению, энтальпия образования простых веществ равна нулю. Стандартные условия соответствуют температуре = 278,15 К 1 = 25 °С) и давлению р = 0,101 МПа. [c.405] На рис. 15.2 показана схема горения капли жидкого топлива. Согласно модели простой химической реакции, в той зоне, где находятся пары топлива, отсутствует окислитель, а в зоне окислителя не содержатся пары топлива. [c.405] Величины 1 /Л и 1 /р представляют собой кинетическое и диффузионное сопротивления процессу горения. [c.406] Задача 1. Найдите число Льюиса для влажного воздуха, температура которого I = 20 °С, давление р = 0,101 МПа, относительная влажность Ф = 0,7. [c.406] Найдем температуропроводность воздуха. При t 20° давление насыщенного пара р, = 2336,8 Па. Парциальное давление водяного пара р, = ц р, = 0,7 2336,8 = 1635,8 Па. [c.407] Вернуться к основной статье