При конденсации движущегося пара вследствие трения на границе раздела фаз возникает силовое взаимодействие между паром и конденсатной пленкой, вызывающее изменение ее толщины. Это сказывается на теплоотдаче, которая увеличивается, если пар, ускоряя движение пленки, замедляя стекание пленки, способствует ее утолщению. В теплообменных аппаратах (конденсаторах паровых турбин, аппаратах для сжатия газов и др.) конденсация паров происходит обычно в присутствии неконденсирующихся газов. В этом случае пленочная конденсация начинается при достижении паром у поверхности охлаждения парциального давления и температуры, соответствующих состоянию насыщения. Вблизи поверхности пленки конденсата образуется обогащенный неконденсирующимися газами пограничный слой, который затрудняет диффузию пара из объема к этой поверхности. Что приводит к уменьшению теплоотдачи. В результате теплоотдачи при конденсации пара из парогазовой смеси существенно зависит от скорости вынужденного движения смеси, т.к. вынужденная конвекция улучшает условия подвода пара к поверхности и приводит к росту теплоотдачи.
По определению химического энциклопедического словаря, конденсация – это переход вещества из газообразного в жидкое или твердое; фазовый переход первого рода. Она возможна только при докритических состояниях газа (пара) в результате его охлаждения или сжатия. В обоих случаях необходимо, чтобы, при достигнутых значениях температуры и давления конденсировавшаяся фаза была термодинамически устойчивее, чем газообразная. Если при этом температура и давление больше значений, соответствующих тройной точке для данного вещества, образуется жидкость (конденсат), если меньше – пар переходит в твердое состояние (десублимация). В объеме пара (или паровой смеси) конденсация может происходить только при переохлаждении пара относительно температуры насыщения.
Конденсация часто происходит на охлаждаемой твердой поверхности, если ее температура меньше температуры насыщения при данном давлении. В присутствии конденсирующихся газов конденсация начинается при достижении паром у поверхности охлаждения концентрации (парциального давления) и температуры, соответствующих состоянию насыщения. При этом на гидрофильной поверхности образуется сплошная пленка конденсата, толщина которой намного превышает расстояние эффективного действия межмолекулярных сил (пленочная конденсация), на гидрофобной – отдельные капли (капельная конденсация). В случае смеси паров в зависимости от состава конденсата могут наблюдаться как пленочная или капельная конденсация, так и конденсация промежуточного типа.
Чем интенсивней отводится теплота конденсации от поверхности, тем интенсивнее конденсация. Скорость отвода теплоты зависит от давления насыщения пара, разности температур (ΔТ) насыщения и охлаждаемой поверхности, степени ее гидрофобности или гидрофильности, размеров, формы и др. При пленочной конденсации практически неподвижного чистого пара и ламинарном течении пленки конденсата плотность теплового потока (в Вт/м2) на охлаждаемой поверхности пропорциональна ΔТ3/4; при капельной конденсации теплоотдача может быть в несколько раз больше. Наличие в паре примеси неконденсирующегося газа затрудняет поступление пара к поверхности раздела фаз и уменьшает в результате скорость конденсации. Как правило, увеличение скорости движения пара приводит к росту интенсивности конденсации в результате более быстрого удаления конденсата с поверхности тела и вследствие улучшения доступа пара к ней из смеси с неконденсирующимся газом. В технике используют также конденсацию на сплошных или диспергированных струях предварительно охлажденной жидкости; аппараты, работающие по этому принципу, называют конденсаторами смешения. Особенно высока скорость конденсации на диспергированной жидкости.
1.2 Кристаллизация
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.