|
Конденсация пара представляет собой поверхностное явление: чистый пар, соприкасаясь со стенкой, температура которой нижетемпературы насыщения, конденсируется, и конденсат (жидкость) ocедает на поверхности стенки.
Конденсация начинается около разного рода вкраплений в паре, возле пылинок, капелек, жидкости, взвешенных кристалликов и т. п. являющихся центрами конденсации.
Различают капельную и пленочную конденсации.
 Совершенно чистые шероховатые поверхности металлов хорошо смачиваются водой, и наоборот, загрязненные — или вовсе не смачиваются, или смачиваются неполно (особенно при загрязнениях маслом или керосином)..Если водяной пар и металлическая поверхность чистые, то происходит пленочная конденсация, т. е. выпадающие на поверхности капли воды быстро растекаются по поверхности и сливаются вместе в сплошную пленку. При этом между водяным паром и холодной поверхностью образуется сплошная пленка конденсата, затрудняющая теплоотдачу.
Интенсивность пленочной конденсации будет ниже капельной (в 5-10 раз).
Рис.2.3.8 Пленочная конденсация на
вертикальной стенке
При загрязненной поверхности происходит капельная конденсация, так как из-за плохой смачиваемости отдельные капли сохраняют своюиндивидуальность. Учитывая, что в эксплуатации находятся достаточно чистые поверхности, капельная конденсация интереса не представляет. Теоретическое рассмотрение процесса пленочной конденсации было начато Нуссельтом в 1916году.
Представим себе на поверхности движущуюся ламинарную пленку конденсата (рис.2.3.8).
Чем толще пленка, тем больше ее термическое сопротивление, ограничивающее теплоотдачу от пара к поверхности тела.
Примем температуру жидкой пленки со стороны пара равной температуре насыщения t'ж = tн, а температуру жидкости у стенки
t''ж = tс .
Удельный тепловой поток определяется уравнениями:
tн - tс
q =--------------- , Вт/м2
δ/λ
q = α(tн - tс ), Вт/м2
где δ – толщина пленки;
λ – коэффициент теплопроводности конденсата;
α – коэффициент теплоотдачи от пара к поверхности стенки, вт/м2 град.
Отсюда следует, что коэффициент теплоотдачи от пара к поверхности:
α= λ/δ
Теоретический анализ, проведенный Нуссельтом, дает следующую формулу для приближенного определения толщины пленки в условиях ламинарного движения:
где μ – коэффициент динамической вязкости жидкости, н·сек/м2;
𝑝- плотность жидкости, кг/м3;
𝑟 – теплота конденсации пара, равная теплоте парообразования, кдж/кг
g- ускорение свободного падения, м/сек2;
𝑥 – расстояние от верхней кромки стенки до места, для которого определяют толщину пленки, м.
На теплоотдачу при конденсации, помимо отмеченных, влияют следующие факторы: величина перегрева пара, содержание воздуха в паре и расположение труб в пучках.
Перегрев пара. Процесс конденсации перегретого пара происходит так же, как и насыщенного, но при расчетах в формулы следует подставлять не r (теплота парообразования), а сумму r +ср (tж - tн), кДж/кг.
Примесь воздуха к пару сильно ухудшает теплоотдачу, так как воздух остается у поверхности охлаждения и затрудняет доступ пара к поверхности. Поэтому на практике из конденсаторов удаляют воздух, что значительно улучшает их работу.
Расположение труб в горизонтальных пучках влияет на толщину пленки конденсата на нижних рядах труб, а мы знаем, что при увеличении толщины пленки ухудшается теплоотдача.
|
.png)
