ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Тепло- и массообмен в процессе испарения жидкости из "Тепло- и массообмен в процессах сушки" Процесс испарения жидкости является комплексным процессом тепло- и массообмена, который должен рассматриваться как единый процесс переноса. [c.35] Рассмотрим случай испарения жидкости, когда тепло, необходимое для испарения, берется из окружающего нагретого газа. Этот теплообмен происходит путем конвекции и лучеиспускания. Если суммарный поток тепла принять за 100%, то по данным А. В. Нестеренко [Л. 65] при температуре воздуха, равной 40 60° С, доля лучистого потока уменьшается от 62 до 13% при увеличении скорости движения воздуха от 0,15 до 4,0 ж/сек. При испарении жидкости со свободной поверхности в условиях естественной конвекции доля лучистого теплообмена составляет около 60% в довольно широком интервале разницы температур между газом и жидкостью. [c.35] АП — П — П разность потенциалов переноса у поверхности жидкости и во влажном газе а — коэффициент массообмена, кг]мНас ед. пот. [c.36] Парциальное давление пара у поверхности жидкости принимается равным давлению насыщенного пара при температуре поверхности жидкости. Некоторые исследователи считают, что р не равно давлению насыщенного пара. Однако опыты, проведенные в последнее время, опровергают это заключение. [c.36] Если давление пара измерять в мм рт. ст., то коэффициент массообмена будет иметь размерность кг/м час мм рт. ст. [c.36] Коэффициенты тепло- и массообмена зависят от гидродинамики потока влажного газа и от физических свойств парогазовой смеси. В условиях естественной конвекции гидродинамика потока определяется разностью плотностей влажного газа у поверхности жидкости и вдали от нее, т. е. в конечном счете наличием земного силового поля. В условиях вынужденной конвекции гидродинамика движения влажного газа зависит от перепада общего давления по направлению движения и свойств газа как вязкой жидкости. [c.36] Вблизи поверхности жидкости перенос количества движения потока газа, тепла и массы пара происходит молекулярным путем. [c.36] Закон молекулярного переноса тепла или закон теплопроводности Фурье формулируется так плотность потока тепла д прямо пропорциональна градиенту потенциала переноса тепла (градиенту температуры), т. е. [c.37] Я —-коэффициент массопроводности, кг м час мм рт. ст. с — удельная массоемкость влажного газа при постоянном барометрическом давлении и постоянной энтропии, кг кг мм рт. ст. а — коэффициент потенциалопроводности переноса массы, аналогичный коэффициенту температуропроводности, м 1час, т. е. [c.38] Из соотношений (2-9)-н (2-11) следует, что коэффициент массопроводности X равен коэффициенту диффузии, отнесенному к разности парциальных давлений. [c.38] Отсюда следует, что между изохорно-изоэнтропической диффузией и теплопроводностью существует полная аналогия. К явлениям молекулярного переноса относится тепловое скольжение — молярное движение газа в направлении температурного градиента (против потока тепла) у поверхности неравномерно нагретого тела. Скорость теплового скольжения да прямо пропорциональна температурному градиенту, т. е. [c.38] Можно показать, что все законы молекулярного переноса математически описываются единым законом молекулярного переноса энергии плотность потока энергии (количество энергии, переносимой в единицу времени через единицу площади эквипотенциальной поверхности F) прямо пропорциональна градиенту потенциала переноса у/7, т. е. [c.39] В процессе диффузии объемная концентрация энергии переносимого вещества для идеальных газов численно равна парциальному давлению газа. Потенциалом переноса тепла является температура, которая при постоянной плотности газа (у = onst) пропорциональна давлению газа. Следовательно, за потенциал переноса энергии в виде тепла можно принять давление газа, равное объемной концентрации энергии газа. [c.39] Сравнивая формулу закона самодиффузии с выражением закона диффузии Фика, находим, что коэффициент потенциалопроводности молекулярного переноса равен коэффициенту самодиффузии. Этот результат отображает тот факт, что молекулярный перенос определяется интенсивностью молекулярного (хаотического) перемешивания вещества, что характеризуется коэффициентом самодиффузии. [c.40] Согласно соотношению (2-14) для идеального газа критерии Прандтля равны единице Рг = Рг — ). Критерий Рг для сухого воздуха зависит от температуры и равен 0,73. [c.40] Критерий Рг для переноса пара в инертном газе примерно равен 0,75. [c.40] В процессах сушки у поверхности тела имеют место все три вида молекулярного переноса, которые взаимно влияют друг на друга. Поэтому перенос тепла или массы вещества нельзя рассматривать отдельно, независимо друг от друга, а только в их взаимосвязи. Например, при наличии температурного градиента имеет место не только перенос тепла, но и перенос вещества (термодиффузия), а также при некоторых условиях и молярное движение парогазовой смеси в целом (тепловое скольжение). [c.40] Анализ этой системы показывает 1) молекулярный перекос вещества вызывает моотярное движение вещества 2) перенос тепла и вещества влияет на молярное движение газа, т. е. оказывает влияние на гидродинамику пограничного слоя при внеш-нбхМ теплообмене 3) независимо от гравитационного поля молекулярный перенос тепла вызывает молярное движение, обусловленное разностью давлений. [c.41] Рассмотрим случай испарения жидкости со свободной поверхности в условиях вынужденного движения влажного газа. Поверхность жидкости расположена в плоскости yz, направление движения газа происходит вдоль оси у (в направлении z не происходит изменения скорости движения). Скорость движения газа вдали от плоскости испарения равна v . [c.41] При ламинарном движении и малых значениях критерия Re распределение скорости в направлении х (нормали к поверхности yz) следует закону кубической параболы. При этом основное изменение скорости от нуля у поверхности жидкости до максимальной происходит в слое толщиной 8 (фиг. 2-1). При больших значениях Re падение скорости до нуля будет происходить почти полностью в пристеночном слое газа, называемом пограничном слоем. Граница этого слоя не является резкой, а переход между ламинарным движением в нем и в основном потоке газа происходит непрерывным образом. Толщина пограничного слоя S изменяется вдоль оси у (в направлении движения газа) примерно прямо пропорционально Yу. Кроме того, толщина пограничного слоя зависит от скорости движения газа в потоке толщина пограничного слоя примерно обратно пропорциональна критерию Рейнольдса. [c.41] Вернуться к основной статье