2. Конденсация пара

При конденсации пар может переходить как в жидкое, так и в твердое состояние.

Конденсация может происходить как в объеме, так и на поверхности.

При конденсации пара его t и р должны быть меньше,. чем t и р критической точки.

Если насыщенный или перегретый пар соприкасаются со стенками, температура которого ниже t_нас, то вследствие теплообмена пар конденсируется на поверхности. Различают 2 вида конденсации: пленочную и капельную. Капельная может наблюдаться только на несмачиваемых поверхностях.

Note: При конденсации водяного пара α_кап>15÷20 раз, чем α пленочной. Поэтому в пар или на поверхность вводятся специальные вещества – лиофобилизаторы.

Обычно в ТОА, работающих на чистом водяном паре, наблюдается пленочная конденсация.

В верхней части поверхности толщина пленки и скорость стекания малы, режим – ламинарный. По мере движения скорость увеличивается, движение переходит в турбулентное. Пленка – это термическое сопротивление, чем она толще, тем α меньше.

Рассмотрим ТО при пленочной конденсации в случае ламинарного движения пленки конденсата. Процесс переноса теплоты через пленку осуществляется только теплопроводностью.

,

где t_нас – температура поверхности пленки, обращенной к пару;

t_ст - температура поверхности пленки, обращенной к стенке.

Т.к. , то α=λ/δ.

Для практических расчетов рекомендуются формулы определения среднего α:

• вертикальной сетки ;

• горизонтальной стенки ,

r – теплота парообразования; d – нар. диаметр трубы; Н – высота стенки.

Определяющая температура:

.

Масса конденсата на 1 м² поверхности:

.

Теплообмен излучением

Тепловое излучение – процесс распространения внутренней энергии излучающего тела электромагнитными колебаниями.

Энергия излучения возникает за счет энергий других видов в результате сложных молекулярных и внутриатомных процессов. Природа лучей одна и та же: это электромагнитные волны. Тепловые волны отличаются от световых длиной волны: световые λ=0,4÷0,8 мкм, тепловые – инфракрасные λ=0,8÷40 мкм.

Интенсивность теплового излучения зависит от материала, температуры тела, длины волны, состояния поверхности. Для газов – толщины слоя и давления.

Излучают все тела, температура которых выше Т=0 ⁰К, однако доминирующим видом ТО излучение остается при t≥600 ⁰С. Главное отличие лучистого ТО в том, что поток энергии передается как от холодного тела – горячему, так и в обратном направлении. Конечным результатом является результирующий поток тепла.

Большинство твердых тел и жидкостей имеет сплошной спектр излучения (λЄ0…∞).

Чистые Ме и газы характеризуются прерывистым линейчатым спектром, имеющим ограниченный диапазон длин волн (λ…λ+dλ). Такое излучение называется монохроматическим.

В общем случае каждое тело, F>ОК, способно излучать, отражать или пропускать через себя поток лучистой энергии.

Поглощательная способность тела А – отношение энергии, поглощенной телом, ко всей энергии, падающей на тело А=Q_A/Q.

Отражательная способность R=Q_R/Q.

Пропускательная способность D=Q_D/Q.

По закону сохранения энергии: Q= Q_A+ Q_R+ Q_D →А+R+D=1.

A=1 R=D=0 – абсолютно черное тело;

R=1 A=D=0 - абсолютно ,белое тело;

D=1 A=R=0 – абсолютно прозрачное (диатермичное) тело.

Все реальные тела – серые.

Т.к. все тела испускают электромагнитное излучение, то каждое тело может характеризоваться собственным излучением, которое зависит от температуры тела (Q_соб). Сумма собственного и отраженного излучения составляет поток эффективного излучения тела:

Q_эф=Q_соб+Q_R; Q_рез=Q_соб-Q_А.

Разность между собственным излучением и поглощенной частью падающего излучения называют результирующим.

Тепловое излучение характеризуется величинами:

Интегральный (полный) поток излучения

Q – суммарная энергия, излучаемая с поверхности тела во всем диапазоне длин волн спектра в единицу времени:

, Вт.

Е – плотность потока интегрального излучения (лучеиспускательная способность тела) – энергия, излучаемая в единицу времени с единицы площади поверхности тела по всем направлениям полусферического пространства. Е зависит от температуры и сферических свойств пространства:

.

Спектральная плотность потока (интенсивность излучения) – отношение плотности потока излучаемого в бесконечно малом интервале длин волн к величине этого интервала:

. (I)