ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Одновременный перенос количества движения, тепла и массы из "Гидродинамика, теплообмен и массообмен" При рассмотрении коэффициентов массоотдачи в ряде предыдущих глав было выяснено влияние потока массы на эти коэффициенты. Это влияние было рассчитано количественно в гл. 34 для ламинарного пограничного слоя на плоской пластине. Для насадочных колонн и для турбулентного потока влияние потока массы было приблизительно учтено с помощью фактора (1 — применительно к распространенному случаю, когда N = 0. [c.558] Вследствие аналогии между переносом массы и энергии результирующий поток массы должен влиять как на величину коэффициента массоотдачи, так и на коэффициент теплоотдачи это явление рассматривалось в гл. 34. Заметим, что здесь идет речь о влиянии потока массы на поток энергии при данном Ai и заданных параметрах потока, таких как iiq М- и другие. Это влияние является результатом воздействия нормальной составляющей скорости у поверхности на распределение скоростей вблизи последней, т. е. в пограничном слое, которое, в свою очередь, определяет величину коэффициентов массо- и теплоотдачи. Влияние может быть оказано и на перенос количества движения (что отражается на значениях / или С ), но во многих распространенных случаях поток массы недостаточно велик для того, чтобы значительно повлиять на эти коэффициенты. [c.558] При жидкостной экстракции или абсорбции в случае разбавленных растворов тепловой эффект, возникаюп1,ий вследствие массопередачи, незначителен. Но мы рассмотрим случай абсорбции газа, сопровождающейся значительным изменением температуры. В процессах увлажнения и сушки происходит обычно испарение чистой жидкости, и разность температур между фазами часто бывает значительной. В последней части этой главы будет приведено несколько примеров этих процессов, чтобы показать некоторые практические последствия одновременной тепло- и массопередачи. [c.559] 34 изучалась массопередача для бинарной смеси в ламинарном пограничном слое на плоской пластине. Было рассчитано влияние результирующего потока массы в направлении, перпендикулярном пластине, на коэффициент массоотдачи. Результаты расчета представлены на рис. 34. 1. Отмечалось, что этот поток массы влияет на коэффициент теплоотдачи. Мы увидим, что он влияет также и на коэффициент гидравлического сопротивления. [c.559] В данной главе мы распространим результаты, полученные в гл. 34, на перенос тепла и количества движения, базируясь на их аналогии детальные выводы не будут приведены. Мы начнем с написания следующих уравнений для переноса количества движения, тепла и массы в ламинарном пограничном слое на плоской пластине, выведенных в предыдущих главах. [c.559] Цифры на кривых выражают значения числа Рг или Зс [59]. [c.563] Точного решения уравнения пограничного слоя для теплопередачи с одновременной массопередачей при турбулентном режиме нет. Будет дано приближенное решение с помощью методов, примененных в гл. 33 при выводе уравнения (33. 26) для массопередачи. Данный вывод преследует цель рассчитать влияние массопередачи на теплопередачу. [c.564] Коэффициентом а иногда пользуются при рассмотрении одновременного тепло- и массообмена. [c.566] Так как этот анализ обычно применяют к газовой фазе, то пользуемся мольными единицами. Тогда для идеальных газов N. постоянно для всех значений у от нуля до 6т т. е. повсюду = - 0. [c.566] Уравнение (38. 25) аналогично уравнению (33. 26). Оно выведено для наиболее распространенного случая — теплоотдачи к поверхности и массоотдачи от поверхности. При соответствующем изменении знаков уравнение (38. 25) применимо к другим сочетаниям тепло- и массопередачи, для которых 0. [c.567] Температуры, развиваемые в ракетах, настолько высоки, что для предохранения стенок камеры сжигания от разрушения требуются особые предосторожности. В ракетах, работающ,их на жидком топливе, стенки можно охлаждать, если сделать их пористыми и нагнетать через них жидкий кислород в камеру сжигания этот процесс называется испарительным охлаждением. Рассмотрим случай, когда температура газового потока равна 1667 К и желательно поддерживать температуру внутренней поверхности стенок равной 646 К путем подвода жидкого кислорода с температурой 90° К. Рассчитаем скорость подвода кислорода при условии, что коэффициент теплоотдачи для турбулентного потока без подвода кислорода равен 1220 ккал м 4-град. [c.567] Рассмотрим контактный аппарат, в котором растворение компонента А, переносимого из одной фазы в другую, сопровождается выделением тепла. Эти две фазы пе смешиваются друг с другом, так что = 0. Для конкретизации примера будем рассматривать процесс абсорбции, хотя полученное решение можно применить к десорбции, жидкостной экстракции и другим процессам разделения. [c.568] Только что описанный расчет мошет привести к ошибочным результатам. По аналогии между тепло- и массопередачей ясно, что если массопередача между фазами происходит со значительной скоростью, то скорость теплопередачи также должна быть значительной. Это утверждение неточно в тех случаях, когда число Льюиса намного больше единицы. Для большинства систем газ — жидкость величина Ье порядка единицы (между 0,5 и 3,0). [c.569] Так как температуру газа определяет только теплосодержание, то газ нагревается горячей жидкостью в нижней части колонны и охлаждается холодной жидкостью в верхней ее части. Кривые изменения температуры двух фаз, таким образом, пересекаются в некоторой точке внутри колонны. Температура газа достигает максимума в некоторой промежуточной точке колонны температура жидкости либо возрастает до максимума в нижней части колонны, либо достигает максимума в какой-либо точке внутри колонны в зависимости от конкретных условий. [c.569] Мы упростим решение, рассматривая только случай, когда В и С взаимно нерастворимы. Реальные жидкости могут быть ча- тично взаимно растворимыми например, вода, применяемая в качестве абсорбента, испаряется, если газовая фаза не насы- щепа парами воды. [c.570] Но температура жидкости определяет и, таким образом, оказывает большое влияние на уравнения (38. 27) и (38. 28). [c.570] Так как для большинства систем Ье близок к единице, то оба значения ВЕП — величины одного порядка. [c.571] Описанная выше методика интегрирования становится точнее. с уменьшением величины Аз она часто неточна при крупных, хотя и удобных для расчета участках. Для умеренно крупных участков точность можно повысить, если усреднять величины производных для двух концов отрезка. Методика расчета (например, метод Эйлера и Рунге и Кутта) описана в литературе [ИЗ 63]. Эти расчеты последовательным приближением удобно производить на счетных машинах. Расчетные температуры для колонны абсорбции ацетона водой показаны на рис. 38. 5. [c.572] Приведенные уравнения и методы расчета можно применять также в случаях, когда в колонне испаряется или конденсируется легколетучая жидкость. Единственным упрощением в этом случае является то, что значение к бесконечно велико (нет сопротивления массопередаче в чистой жидкости) и что является функцией исключительно г , так как и всегда равны единице. Но расчет по ступеням неизбежен. Однако указанные упрощения возможны, если жидкостью является вода. Вопрос о других системах рассматривается в следующем разделе. [c.572] Величина измеряется в килокалориях на килограмм сухого воздуха на градус ккал кг-град). [c.574] Вернуться к основной статье