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

683 КОНДЕНСАЦИЯ 684 чии т в е р д ы х частиц и и о н о в , в е л и ч и н а к р и т и ч . пере­ сыщения уменьшается. К о г д а К . в объеме н е ж е л а т е л ь н а , она м о ж е т быть п р е д у п р е ж д е н а путем с о з д а н и я у с л о в и й , п р и к - р ы х м а к с и м а л ь н о е пересыщение п а р а н и ж е к р и т и ч . Необ­ х о д и м о с т ь в этом м о ж е т в о з н и к а т ь , н а п р . , п р и у л а в ­ л и в а н и и л е т у ч и х р а с т в о р и т е л е й (этилового с п и р т а , эфира, бензола, толуола или др.) путем К . на поверх­ н о с т и , п о л у ч е н и и с е р н о й к - т ы н и т р о з н ы м методом, о с у ш е н и и г а з а серной к-той и т. п. К о н д е н с а ц и я на п о в е р х н о с т и т в е р д о г о тела или жидкости происходит п р и л ю б о м с о с т о я н и и п а р а — н а с ы щ е н н о м и л и пере­ г р е т о м , — к о г д а темп-ра п о в е р х н о с т и н и ж е темп-ры насыщения при данном давлении. В присутствии по­ ристых тел К. может происходить и при давлении п а р а , м е н ь ш е м , чем д а в л е н и е н а с ы щ е н и я п р и д а н н о й т е м п - р е (см. Капиллярная конденсация). К . на поверх­ ности имеет место во м н о г и х т е х н о л о г и ч е с к и х и теплообменных аппаратах (конденсаторы выпарных, рек­ тификационных, холодильных и энергетич.установок, скрубберы д л я охлаждения газов, кондиционеры и т. д . ) . Эти а п п а р а т ы р а з д е л я ю т с я н а две основные группы: поверхностные, в к-рых подлежащий К. пар и более х о л о д н а я среда (вода и л и д р у г а я ж и д к о с т ь , п а р и л и г а з ) р а з д е л е н ы м е ж д у собой твердой стенкой, и к о н т а к т н ы е (смешивающие), в к - р ы х п а р н е п о с р е д ­ ственно с о п р и к а с а е т с я с более х о л о д н о й ж и д к о с т ь ю . С к о р о с т ь К . в п о в е р х н о с т н ы х а п п а р а т а х (количе­ с т в о п а р а , к о н д е н с и р у ю щ е г о с я в е д и н и ц у времени н а е д и н и ц е п о в е р х н о с т и ) п р и д а н н о й р а з н о с т и темп-р п а р а и твердой стенки At з а в и с и т в о с н о в н о м от с к о ­ р о с т и отвода теплоты ф а з о в о г о п е р е х о д а , в ы д е л я ю ­ щейся при К., и характеризуется величиной коэфф. теплоотдачи а •=. K чего в этих а п п а р а т а х н а б л ю д а е т с я , к а к п р а в и л о , п л е н о ч н а я К . П р и п л е н о ч н о й К . к о э ф ф . теплоотдачи с у щ е с т в е н н о з а в и с и т от р е ж и м а т е ч е н и я п л е н к и к о н ­ д е н с а т а : п р и л а м и н а р н о м течении отвод т е п л а фазо­ вого п е р е х о д а через п л е н к у п р о и с х о д и т в р е з у л ь т а т е молекулярной теплопроводности, в случае ж е тур­ б у л е н т н о г о течения п р е о б л а д а ю щ е е в л и я н и е приоб­ ретает т у р б у л е н т н о е п е р е м е ш и в а н и е ж и д к о с т и , р е з к о п о в ы ш а ю щ е е и н т е н с и в н о с т ь п е р е н о с а т е п л а через пленку. Режим течения конденсата зависит от величины критерия Рейнольдса для пленки Re K = ^ где w — средняя G Ai K (кал/сек • см% • град) ... (-U где G — к о л и ч е с т в о сконденсировавшегося пара (г/сек); Аг — р а з н о с т ь э н т а л ь п и и п а р а и конденсата (кал/г); F — п о в е р х н о с т ь о х л а ж д е н и я (см ). Скорость отвода т е п л о т ы , в ы д е л я ю щ е й с я п р и К . , з а в и с и т от р я д а ф а к т о р о в , среди к - р ы х весьма существенным является характер К. 2 по сечению скорость пленки конденсата; б — толщина пленки; Г — весовой расход конденсата на единицу периметра (или ширины) поверхности; v и д — кинематич. и динамич. вяз­ кость конденсата; g — ускорение силы тяжести. При относи­ тельно малых Re течение ламинарное, при неподвижном паре и Re = 10—30 оно переходит в т. н. волновое (псев до л амин арное) течение, а п р и й е =^ 400 — в турбулентное. В случае движу­ щегося пара в результате внешнего возмущения, вызываемого механич. взаимодействием между паровым потоком и жид­ костью, переход от одного режима течения пленки конденсата к другому происходит при более низких значениях Re . При пленочной К. на вертикальных поверхностях (трубах, стенках) величина Re растет по мере движения пленки конденсата свер­ х у вниз в результате увеличения расхода конденсата Г и в зависимости от высоты поверхности могут наблюдаться раз­ личные режимы ее течения. В области ламинарного и волнового течения увеличение толщины пленки вызывает уменьшение местных значений коэфф. теплоотдачи а, а переход к турбулент­ ному течению — их рост. При К. неподвижного пара на наруж­ ной поверхности горизонтальной трубы течение пленки кон­ денсата обычно ламинарное, но движущийся пар может и в этом случае вызывать возмущение ее течения. Когда имеется большое число расположенных друг под другом рядов гори­ зонтальных труб, конденсат, стекающий с верхних труб, увеличивает толщину пленки конденсата на нижних трубах, что уменьшает коэфф. теплоотдачи. Н о этому противостоит действие парового потока, увеличивающее местные и среднее значения коэфф. теплоотдачи. Коэфф. теплоотдачи при пленочной К . неподвижных чистых (одиокомпонентных) насыщенных паров, и ламинарном течении пленки конденсата составляет по теоретической ф-ле Н у с сельта K к K K к K K П р и о б р а з о в а н и и н а твердой с т е н к е ж и д к о й ф а з ы возможны: п л е н о ч н а я К . , при к-рой стекающий конденсат образует сплошную пленку, покрывающую всю п о в е р х н о с т ь , и к а п е л ь н а я К . , п р и к-рой на поверхности образуются мелкие капли конденсата, а м е ж д у н и м и п л е н к а , р а з р ы в а ю щ а я с я п о с л е дости­ ж е н и я очень н е б о л ь ш о й т о л щ и н ы ( д л я воды — п о ­ р я д к а микрона). Первый вид К . наблюдается на по­ в е р х н о с т и , х о р о ш о с м а ч и в а ю щ е й с я к о н д е н с а т о м , вто­ р о й — н а н е с м а ч и в а ю щ е й с я (гидрофобной) п о в е р х ­ н о с т и . О б р а з у ю щ и е с я н а гидрофобной п о в е р х н о с т и очень м е л к и е к а п л и затем р а с т у т в р е з у л ь т а т е с л и я н и я и х м е ж д у собой, п о д т я г и в а н и я к о н д е н с а т а и з р а з о ­ рвавшейся пленки и образования нового конденсата. Н а и б о л е е к р у п н ы е к а п л и стекают в н и з , о б ъ е д и н я я с ь (коалесцируя) с нижележащими мелкими каплями, после чего н а о с в о б о д и в ш е й с я п о в е р х н о с т и о п я т ь образуются мелкие к а п л и , и цикл повторяется вновь. Несмачиваемость металлич. поверхности достигается при помощи различных гидрофобизаторов (напр., п р и К . в о д я н о г о п а р а — ж и р н ы х к-т, м е р к а п т а н о в , п л е н к о о б р а з у ю щ и х а м и н о в и л и д р . , см. т а к ж е Гид­ рофобные покрытия), непосредственно наносимых на п о в е р х н о с т ь и л и в в о д и м ы х в п а р . В с л у ч а е к а ­ пельной К. коэфф. теплоотдачи а намного выше, чем п р и пленочной К . О д н а к о п о д д е р ж а н и е в у с л о ­ в и я х э к с п л у а т а ц и и п р о м ы ш л е н н ы х а п п а р а т о в устой­ ч и в о й к а п е л ь н о й К . , особенно к о г д а п о в е р х н о с т ь с т а л ь н а я , с в я з а н а с р я д о м т р у д н о с т е й , вследствие где % , Ук» №к — коэфф. теплопроводности (кал7сек-см^град.) плотность (г/см ), динамич. вязкость (г/сек-см ) конденсата; г — теплота К. (кал/г); At — температурный напор (разность темп-р пара и стенки) (°С); / — характерный размер поверх­ ности (высота вертикальной трубы или стенки, диаметр гори­ зонтальной трубы, см); А — постоянный множитель, равный в случае вертикальной поверхности 0,943 и в случае горизон­ тальной трубы 0,725. При волновом течении пленки конденсата на вертикальной поверхности А = 1,14. Эта ф-ла справедлива для паров жидкостей с числом Прандтля Pr = v /a > 1 и при параметре К = r / c A t > 5 (где а и с — козфф. температуропроводности и у д . теплоемкость конденсата). При более низких значениях Рг и К, наблюдаю­ щихся, как правило, только при К. паров жидких металлов, козфф. теплоотдачи может быть значительно меньшим, чем это следует из приведенной ф-лы. При турбулентном течении плен­ ки конденсата эта ф-ла также непригодна; для этого случая предложен ряд полуэмпирич. и чисто экспериментальных за­ висимостей. При нисходящем потоке пара средняя скорость течения ламинарной пленки конденсата увеличивается, а толщина ее уменьшается, при направлении ж е потока пара снизу вверх пленка конденсата подтормаживается и утолщается, но повы­ шение скорости пара сверх нек-рого предела может привести к изменению направления (обращению) движения пленки и уменьшению ее толщины. Большее влияние на величину коэфф. теплоотдачи оказывает, однако, режим течения пленки и, следовательно, скорость пара. При движении пара внутри труб пли в межтрубном пространстве трубных пучков скорость его падает от значительной величины до очень малой, вплоть д а нуля. В этих случаях начальная скорость пара и пределы ее изменения оказывают большое влияние на величину сред­ него коэфф. теплоотдачи а. к 9 3 2 K K K K к к к В случае К . п е р е г р е т о г о п а р а возникает к о н в е к т и в н ы й теплообмен м е ж д у п а р о м и к о н д е н с а т о м , имеющим н а наружной поверхности темп-ру насы­ щ е н и я п р и д а н н о м д а в л е н и и . О д н а к о с у м м а р н ы й теп­ л о в о й поток п р и этом л и ш ь н е з н а ч и т е л ь н о в о з р а с т а е т