Теплоотдача при конденсации пара

В химической промышленности очень широко применяются процессы, сопровождающиеся изменением агрегатного состояния веществ: испарение, конденсация, плавление или кристаллизация. Теплообмен в этих процессах имеет ряд особенностей:

1) тепло распространяется при постоянной температуре (темпе-ратура фазового превращения, т.е. температура кипения или конденса-ции);

2) тепло одновременно распространяется в двух фазах.

Если в качестве горячего теплоносителя используется сухой насыщенный пар, то при соприкосновении его с поверхностью нагрева за счет отдачи тепла происходит конденсация пара.

 SHAPE \* MERGEFORMAT

Рисунок 6 – Схема конденсации пара

Конденсация бывает капельная и пленочная (рисунок 6). При капельной конденсации (рисунок 6 а) образующийся конденсат осаж-дается на несмачиваемой поверхности в виде отдельных капель. При пленочной конденсации (рисунок 6 б) конденсат образует на поверх-ности нагрева сплошную пленку. В этом случае интенсивность тепло-отдачи ниже, чем при капельной конденсации, так как передача тепла от пара к поверхности нагрева происходит через сплошную пленку конденсата, которая оказывает большое термическое сопротивление, поэтому толщина пленки существенно влияет на теплоотдачу.

Коэффициент теплоотдачи при пленочной конденсации опреде-ляется из критериального уравнения:

, (3.11)

где    Ga – критерий Галлилея;

Кu – критерий Кутателадзе.

Из этого уравнения можно найти коэффициент теплоотдачи при конденсации пара:

, (3.12)

где     А – коэффициент,  зависящий  от  расположения  поверхности нагрева;   для   вертикальных    аппаратов ,    для    горизонтальных

;

r – удельная теплота парообразования, ;

    – плотность пленки конденсата, ;

 – коэффициент теплопроводности пленки конденсата, ;

 – коэффициент кинематической вязкости пленки конденсата, ;

 – перепад температур на пленке конденсата, К;

H – высота стенки, на которой происходит конденсация, м; для вертикальных аппаратов , для горизонтальных .

Перепад температур на пленке конденсата равен разности температур пара и стенки со стороны пара:

                                     .                   (3.13)

Все параметры пленки конденсата зависят от ее средней температуры, которая определяется как среднеарифметическая величина температуры пара и стенки.