* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

333 ИСПАРЕНИЕ 334 п а р о г а з о в о й смеси и к о н ц е н т р а ц и я х в н е й п а р а с к о ­ р о с т ь у д а л е н и я этих м о л е к у л в е с ь м а м а л а по с р а в н е ­ н и ю со с к о р о с т ь ю и с п у с к а н и я м о л е к у л ж и д к о с т ь ю , в р е з у л ь т а т е чего у ее п о в е р х н о с т и о б р а з у е т с я т о н к и й с л о й п а р о г а з о в о й смеси, п р а к т и ч е с к и н а с ы щ е н н ы й паром. Н а р у ш е н и е термодинамич. р а в н о в е с и я м е ж д у ж и д ­ к о с т ь ю и ее п а р о м , п р и в о д я щ е е к И . , с в я з а н о , с о г л а с н о кинетич. теории, с образованием н а границе раздела с к а ч к а д а в л е н и я и темп-ры. К р о м е того, п р и н е р а в н о ­ мерном распределении в газовой фазе темп-ры и п а р ц и а л ь н ы х давлений компонентов возникают, по­ мимо о б ы ч н ы х я в л е н и й т е п л о п р о в о д н о с т и и диффузии, вторичные я в л е н и я : термодиффузия и диффузионная теплопроводность. Однако п р и практич. расчетах И . этими д о п о л н и т е л ь н ы м и эффектами м о ж н о п р е ­ н е б р е г а т ь в с л е д с т в и е их н е з н а ч и т е л ь н о с т и и п р и н и ­ м а т ь ( е с л и к р и в и з н а п о в е р х н о с т и не с л и ш к о м м а л а ) , что п а р ц и а л ь н о е д а в л е н и е п а р а у п о в е р х н о с т и р а з ­ д е л а р а в н о д а в л е н и ю н а с ы щ е н и я п р и темп-ре п о в е р х ­ н о с т и ж и д к о с т и . П р и очень м а л ы х р а д и у с а х к р и в и з н ы п о в е р х н о с т и И . ( н а п р . , И. о ч е н ь м а л ы х к а п е л е к ж и д ­ кости) н у ж н о еще у ч и т ы в а т ь в л и я н и е поверхностного натяжения ж и д к о с т и , б л а г о д а р я к - р о м у р а в н о в е с н о е давление п а р а над поверхностью раздела выше дав­ ления насыщенного п а р а той ж е ж и д к о с т и н а д плоской поверхностью. П о д о б н о т о м у к а к и н т е н с и в н о с т ь теплообмена з а ­ в и с и т от р а з н о с т и темп-р, и н т е н с и в н о с т ь массообмена п р и И . з а в и с и т от р а з н о с т и химических потенциалов п а р а у п о в е р х н о с т и р а з д е л а и в основной массе п а р о ­ г а з о в о й смеси. Н о при в о з м о ж н о с т и п р е н е б р е г а т ь вторичными молекулярными явлениями разность хи­ мич. п о т е н ц и а л о в м о ж е т б ы т ь з а м е н е н а р а з н о с т ь ю парциальных давлений пара или разностью влагос о д е р ж а н и й г а з а . В соответствии с этим к о л и ч е с т в о и с п а р и в ш е й с я ж и д к о с т и о п р е д е л я е т с я д л я элемента ее п о в е р х н о с т и dF ф о р м у л о й : <ГС = Р ( Р . Я Р П г р ных давлений и темп-р изменяются по поверхности И., при расчетах берут их средние значения или расчет производится последовательно для отдельных участков поверхности И., в пределах к-рых эти величины можно принимать постоянными. Во многих практич. случаях И. происходит при малой кон­ центрации пара в парогазовой смеси и относительно малых разностях парциальных давлений пара и темп-р. Если, кроме того, тецловой и диффузионный критерии Прандтля {Pr = v/a и Р г д — v/D, где v и а — коэфф. кинематич. вязкости и темпе­ ратуропроводности смеси, D — коэфф. диффузии) д л я газовой среды равны между собой или мало различаются по величине, то можно в указанных случаях с достаточным приближением принимать, что существует аналогия между процессами теплои массообмена в газовой фазе. При этом коэфф. а и р оказы­ ваются связанными между собой простым соотношением а / р р = KR T/D или, если отнести коэффициент массоотдачи к разности влагосодержанийз г р г n а г с р р (где ft — газовая постоянная для активного компонента смеси — пара, Т — абс. темп-ра газовой среды и с & — у д . теплоемкость парогазовой смеси, отнесенная к i кг содержа­ щегося в ней инертного газа). Это обстоятельство позволяет выразить количество теплоты, отдаваемой жидкостью при И . , как Q= P*- *cp.& (3) где Ai p — средняя разность энтальпий парогазовой смеси у поверхности раздела и в основной ее массе, ккал/кг. Расчет процесса И. при помощи ур-ния (3) мало отличается от обыч­ ного расчета теплообмена. Когда условия существования приближенной аналогии между тепло- и массообменом не удовлетворяются, приведен­ ными соотношениями для коэфф. тепло- и массоотдачи, а также ур-нием (3) пользоваться нельзя. В этих случаях, характери­ зующихся в основном значительной плотностью поперечного, т. е. нормального к поверхности жидкости, потока пара, не­ обходимо учитывать влияние последнего на условия И. По­ перечный поток вещества (пара) влияет на И. непосредственно в результате переноса им энергии (тепла) и косвенно — в ре­ зультате вызываемого им изменения гидродинамич. условий. n A F C < . - Р d F п ) < ^ кг час = = h (*гр. — ) - ! ] (1) где Р — к о э ф ф . массоотдачи, кг/м • час • ат -Р р и Р — парциальные давления пара у поверхности р а з д е л а ф а з и в о с н о в н о й массе п а р о г а з о в о й смеси, am; (5 — к о э ф ф . массоотдачи, о т н е с е н н ы й к р а з н о с т и в л а г о с о д е р ж а н и й г а з а , кг/м • час; х ^ и а? — в л а г о с о д е р ж а н и я (т. е. с о д е р ж а н и я п а р а н а 1 кг а б с о л ю т н о с у х о г о г а з а ) у п о в е р х н о с т и р а з д е л а и в основной м а с с е п а р о г а з о в о й смеси, кг/кг. Общее к о л и ч е с т в о т е п л а , о т д а в а е м о г о ж и д к о с т ь ю при И., составляет: % р П Г и Х 2 г х = rdG ж n + a (t r rp — t ) dF [ккал/час] r % (2) где а — к о э ф ф . теплоотдачи от основной м а с с ы ж и д ­ к о с т и к ее п о в е р х н о с т и , ккал/м • час • град; г — у д . т е п л о т а И . , ккал/кг; а — к о э ф ф . т е п л о о т д а ч и со с т о р о н ы г а з о в о й ф а з ы , ккал/м • час • град. Когда и с п а р я ю щ а я с я жидкость интенсивно пере­ м е ш и в а е т с я ( н а п р . , п р и с т е н а н и и ее по к а к и м - л и б о п о в е р х н о с т я м в а п п а р а т е ) , темп-ра м а с с ы ж и д к о с т и п р и б л и з и т е л ь н о р а в н а темп-ре п о в е р х н о с т и р а з д е л а фаз ( г с ^ / ) и при рассмотрении процесса И. можно Т 2 г р ж п р и н и м а т ь в о в н и м а н и е т о л ь к о т е п л о - и массообмен в газовой фазе. Коэфф. а и рр зависят от формы и геометрич. размеров поверхности И., характера движения парогазовой смеси (сво­ бодное или вынужденное, ламинарное или турбулентное), давления, темп-ры, физич. свойств жидкости и газа и кон­ центраций компонентов в парогазовой смеси. Зависимость их от указанных факторов определяется обычно опытным пу­ г тем. ?сли коэфф. тепло- и массоотдачи и разности парциаль­ П р и И . б и н а р н ы х ж и д к и х смесей, а тем более ж и д к о ­ стей, с о д е р ж а щ и х более д в у х к о м п о н е н т о в , все у к а ­ занные закономерности И. сильно у с л о ж н я ю т с я вслед­ ствие того, что д а в л е н и е н а с ы щ е н н ы х п а р о в з а в и с и т в этих с л у ч а я х не т о л ь к о от темп-ры, но и от к о н ц е н ­ т р а ц и й к о м п о н е н т о в в смеси, а т е п л о т а И . смеси за­ висит, к р о м е темп-ры и теплот И . к о м п о н е н т о в , т а к ж е от состава смеси и теплот р а с т в о р е н и я . Составы ж и д ­ к о й и п а р о в о й ф а з смеси, н а х о д я щ и х с я м е ж д у собой в р а в н о в е с и и , р а з л и ч н ы и з а в и с я т от т е м п - р ы . П р и И . б и н а р н о й ж и д к о й смеси о б р а з у ю щ и й с я п а р относи­ т е л ь н о богаче более л е т у ч и м к о м п о н е н т о м , и с к л ю ч а я т о л ь к о смеси, у к - р ы х к р и в ы е с о с т о я н и я имеют э к с т р е ­ мум ( м а к с и м у м и л и минимум) и к - р ы е в т о ч к е э к с т р е ­ м у м а и с п а р я ю т с я к а к ч и с т а я ж и д к о с т ь (см. Азеотропные смеси). В общем с л у ч а е И . смесей с о п р о в о ж д а е т с я и з м е н е н и е м во в р е м е н и п а р ц и а л ь н ы х д а в л е н и й п а р о в , к о н ц е н т р а ц и й к о м п о н е н т о в в ж и д к о й и п а р о в о й фа­ з а х , т е п л о т ы и скорости И . Т а к к а к общее количество и с п а р и в ш е й с я ж и д к о с т и возрастает с увеличением поверхности контакта ж и д ­ кой и газовой фаз, конструкции испарителей преду­ с м а т р и в а ю т обычно в о з м о ж н о б о л ь ш е е увеличение п о в е р х н о с т и И . Д о с т и г а е т с я это с о з д а н и е м б о л ь ш о г о з е р к а л а ж и д к о с т и , р а з д р о б л е н и е м ее на м е л к и е к а п л и и л и с л и в о м ж и д к о с т и в форме т о н к о й п л е н к и по к . - л . поверхностям. Увеличение интенсивности тепло- и массообмена п р и И . д о с т и г а е т с я п о в ы ш е н и е м с к о р о с т и газовой среды, омывающей поверхность жидкости, и в ы б о р о м более б л а г о п р и я т н о й формы этой п о в е р х н о ­ сти. Повышением скорости газовой среды можно пользоваться лишь в определенных ограниченных п р е д е л а х , т. к . с у в е л и ч е н и е м этой с к о р о с т и р а с т е т гидравлич. сопротивление аппарата. И с п а р и т е л ь н о е о х л а ж д е н и е ж и д к о с т и часто н а б л ю ­ д а е т с я в е с т е с т в е н н ы х у с л о в и я х , а т а к ж е ш и р о к о исп о л в з у е т с я в п р о м ы ш л е н н о й п р а к т и к е , в частности д л я о х л а ж д е н и я ц и р к у л я ц и о н н о й воды в з а м к н у т ы х ( о б о р о т н ы х ) системах в о д о с н а б ж е н и я . Д л я и с п а р и ­ т е л ь н о г о о х л а ж д е н и я воды п р и м е н я ю т с я п р у д ы - о х л а -