Пленочной конденсации

конденсируется, т. е. переходит в жидкое состояние, на поверхности теплообмена, температура которой ниже температуры насыщения (/с<^н). Различают капельную конденсацию, когда образовавшаяся жидкость (конденсат) не смачивает поверхность и скатывается в виде отдельных капель, например ртуть на стальной стенке, и пленочную конденсацию, когда конденсат смачивает поверхность и образует сплошную пленку (рис. 10.4). Пленочная конденсация встречается значительно чаще.

Пленочная конденсация водя-

8-1. На поверхности вертикальной трубы высотой Я=3 м происходит пленочная конденсация сухого насыщенного водяного пара. Давление пара р=2,5-105 Па. Температура поверхности трубы /с = = 123° С.

8-3. На поверхности вертикальной трубы высотой Я=2 м происходит пленочная конденсация сухого насыщенного водяного пара. Давление пара р=4 кПа. Температура поверхности трубы ^ = 25° С.

8-15. На горизонтальной трубе диаметром d=16 мм и длиной /=1,2 м происходит пленочная конденсация сухого насыщенного водяного пара при давлении р = 3 МПа. Температура поверхности трубы гс=227°С.

Пленочная конденсация водяных паров..... 4-103... 1,5-104

В первом случае имеет место пленочная конденсация, а во втором — капельная.

Интенсивность теплоотдачи при пленочной конденсации в 5. . .10 раз меньше, чем при капельной, так как при пленочной конденсации теплообмен осуществляется через слой конденсата, имеющего значительное термическое сопротивление, в то время как при капельной конденсации значительная часть теплоты передается через очень тонкую пленку между каплями. Несмотря на то, что теплообмен при капельной конденсации более выгоден по сравнению с пленочной, в промышленных конденсаторах практически всегда имеет место пленочная конденсация.

Процесс теплоотдачи при конденсации исследован Нуссельтом, который исходил из следующих представлений. Если (рис. 6-9) насыщенный пар при давлении р окружает трубу, температура стенки /ст которой меньше температуры насыщения ta пара, то вследствие конденсации на поверхности трубы образуется пленка жидкости (так называемая пленочная конденсация), внешняя поверхность которой имеет температуру tH.

В технике чаще всего встречается пленочная конденсация.

Пленочная конденсация возникает на смачиваемой поверхности. Теплота, выделяющаяся на поверхности раздела фаз, отводится в стенку через пленку конденсата. В процессе конденсации температура ТП поверхности жидкой пленки остается несколько ниже температуры Т„ насыщения. Для обычных и криогенных жидкостей Тп незначительно отличается от Т„. Термическое сопротив-

При пленочной конденсации чистого сухого насыщенного пара и ламинарном течении пленки толщина пленки и местный коэффициент теплоотдачи могут быть приближенно определены по формулам Нуссельта [4]:

При пленочной конденсации сухого насыщенного пара на горизонтальных трубах средний по периметру коэффициент теплоотдачи можно определить по следующей формуле [10]:

8-9. Какую температуру стенки tc необходимо обеспечить, чтобы при пленочной конденсации сухого насыщенного водяного пара на поверхности горизонтальной трубы диаметром d=16 мм и длиной /=2,4 м конденсировалось 0 = 6,5- 10~3 кг/с пара. Давление пара р = 5-105 Па.

8-10. Какой температурный напор At=ta — ta необходимо обеспечить, чтобы при пленочной конденсации сухого насыщенного водяного пара на поверхности горизонтальной трубы диаметром d= = 34 мм плотность теплового потока была <7 = 5,8- 101 Вт/м2. Давление пара р=1- 105 Па.

При пленочной конденсации сухого насыщенного пара и ламинарном режиме течения пленки конденсата на вертикальных поверхностях и трубах средний по длине коэффициент теплоотдачи можно определить по следующей формуле [10]:

При пленочной конденсации сухого насыщенного пара и смешанном режиме течения пленки конденсата средний по длине коэффициент теплоотдачи можно определить по следующей формуле [10]:

10. Лабунцов Д. А. Теплоотдача при пленочной конденсации чистых паров на вертикальных поверхностях и горизонтальных трубах.—Теплоэнергетика, 1957, №7, с. 72—80.

Интенсивность теплоотдачи при пленочной конденсации в 5. . .10 раз меньше, чем при капельной, так как при пленочной конденсации теплообмен осуществляется через слой конденсата, имеющего значительное термическое сопротивление, в то время как при капельной конденсации значительная часть теплоты передается через очень тонкую пленку между каплями. Несмотря на то, что теплообмен при капельной конденсации более выгоден по сравнению с пленочной, в промышленных конденсаторах практически всегда имеет место пленочная конденсация.

2. В чем отличие пленочной конденсации от капельной?

3. Каков механизм теплоотдачи при пленочной конденсации?

4. Почему при пленочной конденсации часто пренебрегают теплотой переохлаждения пленки и учитывают только теплоту фазового перехода?