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, р , I, XJ , 9, 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] например, формула (5-2) не учитывает температурного перепада, который является движущей силой теплообмена при конвекции. Такой пропуск в этом отдельном случае не стращен, так как доля явно выраженного конвективного теплообмена часто бывает настолько мала (благодаря большому количеству скрытой теплоты конденсации, которую несет масса пара), что подобное упрощение является оправданным. В то же время неучет влияния давления инертных газов 1 вызывает очень большие изменения величины эта величина обратно пропорциональна — среднему давлению инертных газов в пограничном слое, колеблющемуся часто в очень широких пределах. [c.368] И все-таки весьма значительная изменяемость 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 давление (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 /г,, уходит с теплосодержанием /гз (теплосодержание конденсата /к). [c.368] В случаях конденсации пара из бедных (паром) смесей теплосодержание конденсата может быть очень мало по сравнению с количеством тепла, отданным смесью, и опущено подобно теплосодержанию при низкой температуре конденсата. Тогда Q- Qв. [c.369] Как видим, величина С связана непосредственно с тепло- и массообменом и является абсолютной величиной отданного количества тепла, в то время как значение Qъ зависит, кроме того, и от других условий процесса. Поэтому условимся считать, что Q = M — это количество тепла, фактически отданное паро-газовой смесью без учета того, куда ушло это тепло. [c.369] 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] Вернуться к основной статье