Конденсация в присутствии неконденсирующихся

При конденсации пара в присутствии неконденсирующегося газа происходят одновременно три процесса [c.148]

Конденсатор смешения работает по принципу выравнивания давления пара, т. е. давление в конденсаторе складывается из суммы парциальных давлений пара, охлаждающей жидкости и неконденсирующегося газа. Если охлаждающей жидкостью является вода, а в конденсатор поступает соковый пар, не содержащий неконденсирующихся газов, то температура охлаждающей воды повышается и становится равной температуре конденсата. Однако в парах всегда присутствуют неконденсирующиеся газы или воздух. Присутствие воздуха при атмосферном давлении оказывает незначительное влияние, но по мере увеличения вакуума это влияние становится более ощутимым. Так, для пара, содержащего 10—20 объемн.% воздуха при давлении ниже 320 мм рт. ст., температура конденсации понижается на 2—5° по сравнению с температурой конденсации пара при том же давлении, но без воздуха. Если пар содержит 50 объемн.% воздуха, то температура его конденсации понижается примерно на 16°. В этом случае требуется больший объем воды для создания такого же вакуума, что и при конденсации пара, не содержащего воздух. Например, водяной пар при абсолютном давлении 16,867 кн/м 0,172 кгс/см ) и при отсутствии воздуха конденсируется при 56,6° С если пар содержит 50 объемн.% воздуха, эта температура составляет уже 42,9° С. [c.170]

Процесс конденсации совершается в присутствии неконденсирующихся газов (воздуха, присадок), которые уменьшают парциальное давление пара, а следовательно и температуру [c.134]

КОНДЕНСАЦИЯ ПАРОВ В ПРИСУТСТВИИ НЕКОНДЕНСИРУЮЩИХСЯ ГАЗОВ [c.159]

Даже 1% инертных примесей снижает коэффициент теплоотдачи авн почти на 50%- Если в водяных конденсаторах уменьшение Овн на 50—60% значительно влияет на среднее значение коэффициента теплопередачи, то в АВО это влияние заметно меньше, так как при авн > 2500—3700 Вт/(м2-К) коэффициент теплопередачи Кф почти полностью определяется значением а . Таким образом, без учета 50%-ного снижения авн имеем авн = 5000—7400 Вт/(м2-К), что соответствует общепринятым значениям коэффициентов теплопередачи при конденсации чистых насыш,енных водяных паров. Поэтому можно сделать весьма важный практический вывод в конденсаторах воздушного охлаждения присутствие неконденсирующихся примесей оказывает значительно меньшее влияние на коэффициент теплопередачи, чем в конденсаторах, охлаждаемых водой. Однако влияние примесей тем не менее следует учитывать, так как по мере выделения влаги парциальное давление инертов постоянно увеличивается, что может привести к авн < 2500— —3700 Вт/(м2-К). [c.136]

На рис. I показана кривая равновесной конденсации при конденсации пара в присутствии неконденсирующегося [c.350]

Чтобы довести основное уравнение до возможности использования, требуется раскрыть значение коэффициента затвердевания / . При конденсации пара в присутствии неконденсирующихся газов задача определения коэффициента затвердевания намного осложняется по сравнению с определением коэффициента затвердевания при конденсации чистого пара. Здесь приходится учитывать не только взаимодействие одинаковых молекул, но и взаимодействие неодинаковых молекул-Движение отраженных молекул в паровоздушной смеси приводит к увеличению пересыщения. Молекулы, отраженные от движущейся границы, содействуют конденсации пара, и в объеме конденсатора образуются ассоциированные частицы из молекул пара, которые оседают на поверхности сублимационного льда. Молекулы газа адсорбируют молекулы пара и являются переносчиками пара к поверхности конденсации. Поскольку на единицу поверхности в присутствии воздуха падает больше молекул пара, чем при конденсации чистого пара, то температура движуш,ейся границы повышается, и при равном парциальном давлении пара число спонтанно испаряющихся молекул возрастает. [c.163]

Ассоциативные явления происходят и в газах при их рассмотрении с точки зрения молекулярно-кинетической теории газов и сил взаимодействия между молекулами, Наиболее ярко подобные явления выражены в газовых смесях при конденсации компонентов смеси или дальнейшем образовании в ней твердой фазы, происходящих в присутствии неконденсирующихся газов. При этом на процесс фазовых превращений дополнительно накладывается взаимодействие между молекулами пара и газа, приводящее к ассоциации, которая происходит тем интенсивнее, чем меньше кинетическая энергия сталкивающихся молекул, В этих условиях образование твердой фазы при конденсации приводит к тому, что отраженные от холодной поверхности молекулы газа сами выступают в виде ядер — центров сорбции и конденсации паров, а также переносчиками пара к поверхности, за счет чего процесс в определенных термобарических условиях может значительно интенсифицироваться, [c.100]

Франк-Каменецкий Д. А. Теория конденсации паров в присутствии, неконденсирующихся газов. ЖТФ, т. 12, вып. 7, 1942. [c.545]

Поскольку присутствие неконденсирующихся примесей дает искусственно завышенные показания манометра ВД, соответствующие, например, температуре конденсации 55°С, вместо фактического значения этой температуры, равного, допустим, 40°С, переохлаждение жидкости (точка 3) будет казаться исключительно большим (в данном случае, по меньшей мере 15°С) и эта иллюзия будет тем значительнее, чем больше в контуре неконденсирующихся примесей. [c.129]

Это явление, известное как сопутствующая откачка, было хорошо известно исследователям, занимающимся изучением влияния присутствия неконденсирующихся газов на процесс конденсации водяного пара в твердое состояние. Так, в работе [46] отмечается, что молекулы неконденсирующегося газа, достигшие при своем движении вместе с молекулами пара поверхности конденсата, с одной стороны, отражаются от последней, а с [c.77]

Шумский К- П. Конденсация водяного пара в твердое состояние в присутствии неконденсирующихся газов. — Труды/НИИХИММАШ, 1959, вып. 30, с. 3—34. [c.158]

Теплофизика с давних времен, больше чем любая другая область физики, занимается вопросами фазовых превраш,ений. По этой проблеме во многих странах проведено большое число исследовательских работ, благодаря чему сделан существенный шаг вперед в развитии теплофизики при конденсации пара. Получены экспериментальные данные по конденсации паров в присутствии неконденсирующихся газов на твердых поверхностях, которые обобщены в виде разнообразных критериальных уравнений. Однако остались не вскрытыми принципиальные вопросы механизма конденсации как чистого пара, так и в особенности пара в присутствии неконденсирующегося газа. В частности, проблемы теплоотдачи при конденсации водяного пара в жидкость из парогазовых смесей при непосредственном смешении теоретически не решены, а экспериментальные данные, необходимые для расчета аппаратов подобного рода, недостаточны. Что касается конденсации паров при параметрах ниже тройной точки, т. е. в твердое состояние, то по этому вопросу имеется крайне мало опубликованных работ как в СССР, так и за границей. Этим объясняется тот факт, что до настоящего времени расчет вакуумных-теплообменных аппаратов, работающих при параметрах ниже тройной точки, в основном базировался на данных, полученных для давлений, близких к атмосферному. Такие данные не только не достаточны для решения вопросов интенсификации теплообмена, но и ие могут служить надежным основанием для современных практических расчетов. [c.102]

Следовательно, при конденсации пара в присутствии воздуха на поверхности сублимационного льда ассоциируется больше молекул пара, чем при конденсации чистого пара. Присутствие неконденсирующегося газа в паре приводит как бы к пульсирующему, дискретному процессу конденсации. Этот вид конденсации пара в твердое состояние в присутствии газа можно сравнить с капельной конденсацией при конденсации пара в жидкость. [c.105]

Разумеется, что процесс аккумуляции теплоты фазового превращения (или точнее ее отвод) при конденсации пара в твердое состояние имеет тот же физический смысл, что и при конденсации в жидкость. Такой случай можно сравнить с процессом конденсации пара в жидкость в присутствии неконденсирующегося газа, когда определяющим параметром процесса служит не коэффициент теплоотдачи от пара к стенке, а скорость диффузии пара через слой неконденсирующегося газа [8]. Точно так же при работе сублимационного конденсатора определяющим является не коэффициент теплоотдачи а, а скорость прохода пара из сублиматора в конденсатор, которая обусловливается разностью давлений, создаваемой сублимационным конденсатором, и пропускной способностью вакуумных коммуникаций. [c.113]

Удаление воздуха. Обычно в паре присутствует неконденсирующийся газ. Он может накапливаться у поверхности конденсации, в результате чего эффективная разность температур снижается. На входе, где парциальное давление неконденсирующегося газа мало по сравнению с полным давлением, концентрация газа вблизи поверхности тоже невелика, но она очень быстро возрастает в направлении потока пара. Вследствие этого входные отверстия труб для отсоса воздуха к эжекторам должны быть расположены в конце [c.252]

Конденсация пара из парогазовой смеси имеет широкое распространение в промышленности. В химической технологии эти процессы используются, ндпример, для конденсации аммиака из азотоводородной смеси после синтеза, для фракционированной конденсации углеводородных смесей из газов пиролиза нефтяного сырья в производствах низших олефинов (этилена, пропилена), для конденсации органических продуктов в присутствии неконденсирующихся газов, для конденсации азота из азотогелиевой смеси в установках очистки гелия от примеси азота и во многих других производствах. В холодильной технике конденсация паров хладагентов часто происходит в присутствии небольших количеств не-конденсирующегося воздуха. То же имеет место и при конденсации отработанного водяного пара в паросиловых установках, когда водяной пар содержит примесь воздуха. [c.148]

Конденсация в твердое состояние в присутствии неконденсирующихся газов принципиально отличается от конденсации пара в жидкость с примесью неконденсирующихся газов. Исследование этого вопроса в условиях конденсации в твердое состояние в вакууме осложняется еще и тем, что здесь мы имеем дело с нестационарным процессом образования новой фазы. Физические и геометрические параметры образующегося в вакууме конденсата непрерывно изменяются во времени, тогда как при конденсации пара в жидкость они при определенных условиях остаются постоянными благодаря непрерывному стеканию образующейся жидкости с поверхности конденсации. В этом случае [c.155]

Можно отметить, что в практике вакуумной техники инертные газы,, например гелий и другие, откачиваются до высокого вакуума значительно быстрее при добавке в реципиент другого газа (например, углекислого газа) с пониженной температурой. Достигаемый в этом случае эффект обусловливается адсорбцией атомов или молекул на молекулах охлажденного газа. В связи с изложенным при расчете интенсивности конденсации пара в твердое состояние в присутствии неконденсирующегося газа представляется рациональным учитывать перенос из объема к поверхности как молекул пара, так и молекул газа, несущих с собой молекулы пара. [c.156]

Формула (49) представляет собой общее уравнение для определения скорости конденсации пара в твердое состояние в присутствии неконденсирующегося газа в объеме конденсатора. С помощью этого уравнения можно найти необходимую поверхность конденсации пара, разбавленного любым газом, не конденсирующимся при данной температуре и находящимся в любом динамическом состоянии. [c.114]

Примеси (пропорционально их количеству) уменьшают парциальное давление хлора и вызывают необходимость соответственного повышения давлений или понижения температур процесса сжижения, чтобы парциальное давление хлора соответствовало давлению его насыщенных паров при данных параметрах процесса сжижения. Присутствие неконденсирующихся примесей в исходном хлоргазе одновременно затрудняет процесс конденсации С1г из-за ухудшения условий теплопередачи (см. главу IV, стр. 65). [c.19]

В связи с изложенным, при расчете интенсивности конденсации пара в твердое состояние в присутствии неконденсирующегося газа представляется рациональным учитывать перенос из объема [c.96]

В развернутой форме полное уравнение процесса конденсации водяного пара в твердое состояние в присутствии неконденсирую-щихся газов выражается как [c.117]

Уравнение скорости конденсации. В соответствии с изложенным при расчете интенсивности конденсации пара в твердое состояние в присутствии неконденсирующегося газа необходимо учитывать перенос из объема к поверхности как молекул пара, так и молекул газа, несущих с собой молекулы пара. Часть молекул газа, достигших при своем движении вместе с молекулами пара поверхности конденсата, отражается от поверхности, а часть адсорбируется на поверхности образующегося твердого конденсата. При этом адсорбированные молекулы прижимаются к поверхности непрерывно набегающим новым потоком пара, который мгновенно превращается в лед, оставляя под слоем льда [c.75]

Формула (222) представляет собой общее уравнение для определения скорости конденсации пара в твердое состояние в присутствии неконденсирующегося газа в объеме конденсатора. С помощью этого уравнения можно найти необходимую поверхность конденсации пара, разбавленного любым газом, не конденсирующимся при данной температуре и находящимся в любом динамическом состоянии. Выражения для 0з и /г найдены в результате обработки экспериментальных данных [c.82]

Конденсация пара в присутствии неконденсирующихся газов. Если смесь конденсирующегося пара и несжимаемого в данных условиях газа привести в соприкосновение с поверхностью, температура которой ниже точки росы для данной смеси, то часть пара сконденсируется. При отсутствии явления капельной конденсации на охлаждающих поверхностях образуется сплошной слой конденсата, а непосредственно над слоем конденсата образуется слой смеси неконденси-рующегося газа и пара, причем концентрация пара в этом слое ниже, чем в основной массе смеси. Как указывает Льюис, благодаря разности парциальных упругостей пара в смеси и у поверхности пленки конденсата пар диффундирует из ядра потока через газовый слой к пленке конденсата и конденсируется на поверхности пленки. Таким образом, теплота конденсации и теплота перегрева переносится через слой кон денсата. Однако теплота конденсации не переносится через пленку газа (это возможно лишь при особых условиях, когда вследствие низкой температуры охлаждающей поверхности паро-газовая смесь охлаждается ниже точки росы еще в газовом слое, где и выделяется тогда теплота конденсации). По мере того как основная масса смеси проходит около холодной поверхности, смесь охлаждается, а выделяющаяся при этом теплота перегрева передается через слой газа, а затем, путем теплопроводности, через слой конденсата к стенке. Следовательно, скорость конденсации пара зависит от скорости его диффузии через пленку не-конденсирующегося газа и подчиняется законам диффузии, тогда как перенос теплоты перегрева подчиняется обычным законам теплопередачи. [c.211]

При конденсации пара в присутствии неконденсирующегося газа как скорость конденсации, так и закон распределения конденсата на поверхности зависят от степени ассоциации молекул пара с молекулами газа в объеме сосуда. [c.83]

Механизм переноса вещества и тепла при конденсации пара в присутствии некоидеисирующегося газа. При выяснении механизма переноса вещества и тепла при конденсации пара в присутствии неконденсирующегося газа парогазовую смес . будем рассматривать как бинарную, состоящую из активного компонента — кондесирующегося пара и инертного компонента — неконденсирующегося газа. При этом общее давление смеси принимаем постоянным и равным Рсм = п + Рг. По нормали п) к поверхности охлаждения имеет место перенос пара из ядра парогазового потока через пограничный слой у этой поверхности. В пограничном слое существует градиент парциального давления пара дРи1дп. [c.149]

Молекула, имеющая меньшую энергию по сравнению с молекулами среды, в которую о а внесена извне, будет находиться в крайне неустойчивом состояний. Она будет стремиться прийти в состояние равновесия со средой путем компенсации недостатка энергии за счет энергии соседних молекул такую молекулу называем положительно активной молекулой. Ввиду более низкого энергетического состояния такая молекула легко поляризуется в поле молекул воды, образуя с последними комплексные частицы она выполняет роль транспортера, роль переносчика молекул пара из объема конденсатора к поверхности фазового превращения. Опыт подтверждает это положение. Действительно, при конденсации пара в твердое состояние в присутствии неконденсирующихся газов на поверхность охлаждения поступает больше молекул пара, чем при конденсации чистого пара. Если рассмотреть кривые изменения температуры на поверхности конденсатора, полученные в опытах (фиг. 46) [113], то оказывается, что и температура на этой поверхности при конденсации в присутствии газа выше, чем при 10 Зак. 2Л41 145 [c.145]

Теплообмен возражает при капельной конденсации и с уменьше-шением толщины жидкой пленки в случае пленочной конденсации. Присутствие даже небольшого количества неконденсирующихся газов может привести к значительному ухудшению теплообмена. [c.118]

Все исследования, проводивщиеся по конденсации пара в жидкое состояние, достаточно убедительно показали, что при конденсации пара в жидкость в присутствии неконденсирующегося газа интенсивность процесса резко падает по сравнению с конденсацией чистого пара. При наличии неконденсирующихся газов в паре скорость конденсации пара в жидкое состояние определяется, как утверждают многочисленные исследователи, скоростью диффузии пара к поверхности, где происходит конденсация, через образующийся у этой поверхности слой неконденсирующихся газов. Это происходит потому, что на холодной стенке конденсируется только пар, а воздух остается. При отсутствии конвек-. ции с течением времени воздух скопляется около стенки и оказывает значительное препятствие продвижению пара к стенке (М. А. Михеев). Экспериментально показано, что величина коэффициента теплоотдачи а в сильной степени зависит от содержания воздуха в паре увеличение содержания воздуха в паре на 1 % может при определенных условиях привести к снижению коэффициента теплоотдачи на 60%. Аналогичное влияние на процесс конденсации пара в жидкость оказывают и другие неконденсирующиеся при данной температуре газы. В общем виде вопрос о скорости конденсации пара из парогазовой смеси был разрешен классической диффузионной теорией Стефана. Полный поток конденсирующегося пара выражается уравнением Стефана [c.155]

Как уже отмечалось ранее, в процессе непрерывной конденсации газов и паров, присутствующие неконденсирующиеся газы связываются не только вследствие криоадсорбции на развитой поверхности конденсата, но и за счет криозахвата, т. е. замуровывания их молекул в толще осажденного слоя. Вероятность замуровывания, естественно, возрастает при увеличении времени задержки молекул неконденсируемых газов на поверхности конденсата и при снижении их подвижности в адсорбированном состоянии. Поэтому криозахват практически отсутствует или пренебрежимо мал, если газы, образующие конденсат, слабо адсорбируют неконденсируемые газы. Если же наблюдается заметная криоадсорбция, то и роль криозахвата существенно возрастает. В этом случае поглощение неконденсирующихся газов, происходящее непосредственно в процессе напыления конденсата, может быть в несколько раз выше, чем чистая криоадсорбция на предварительно осажденном слое конденсата. [c.80]

В связи с этим первая часть книги посвящена теоретическим вопросам вакуумной техники. Здесь рассматриваются вопросы вакуумной проводимости, теории теплообмена без фазовых превращений, испарения и конденсации как в присутствии неконденсирующихся газов, так и в присутствии заряженных частиц и квантов энергии в условиях вакуума. Вопросам сублимации и конденсации ниже тройной точки уделено больше внимания, чем другим проблемам, так как по этим вопросам опубликовано весьма мало работ как в СССР, так и за границей, несмотря на острую необходимость в таких данных при расчете теплообменной вакуумной аппаратуры. В то же время по конденсации и испарению водяного пара ниже тройной точки в НИИХИММАШе и МИХМе на кафедре теоретических основ теплотехники длительное время проводятся исследования и собран нужный материал для конструкторов и эксплуатационников. [c.4]

Если определить скорость сублимации в присутствии неконденсирующихся газов ЦО формуле (302), которая хорощо описывает процессы сублимации в условиях абсолютного вакуума по неконденсирующемуся газу, то расчетные данные не будут совпадать с экспериментальными. Несовпадение теории с экспериментом объясняется тем, что молекулы газа, присутствующие в объеме аппарата, оказывают влияние-на интенсивность процесса сублимации. В высоком вакууме по пару процесс движения иснаривщихся молекул обусловлен только тепловой энергией молекул. На границе поверхности сублимируемого вещества, находящегося внутри аппарата, не образуется слоя с более высокой плотностью, чем в любой другой точке объема. Молекулы газа внутри объема аппарата обладают больщей энергией, чем молекулы пара на поверхности сублимируемого льда. Кроме того, молекулы газа, попадая в поле действия полярных молекул, подвергаются поляризации. Молекулы газа с большой энергией способны с одной стороны разрушать кристаллические решетки на поверхности сублимируемого материала, ас другой — ассоциироваться со свободными. молекулами пара,, потерявшими связь с молекулами твердого вещества, и переходить, в ассоциированном состоянии в парообразную фазу. Здесь отрицательно активные молекулы газа выполняют роль транспортера — переносчика молекул пара с поверхности сублимируемого вещества в окружающую среду, подобно тому, как положительно активные молекулы при конденсации пара являются переносчиками молекул пара из объема к поверхности конденсации. Отрицательно активные молекулы как бы бомбардируют сублимируемое вещество. В местах падения этих молекул, где разрушаются кристаллические решетки, до предела ослабляются силы взаимодействия между молекулами. В результате этого создаются благоприятные условия для перехода молекул из твердого состояния в газообразное и ДЛ Я миграции молекул пара на сублимируемой поверхности. Этот переход совершается как отдельными и ассоциированными молекулами пара, так и комплексными частицами. Ядром комплексной частицы является отрицательно активная молекула, адсорбирующая на своей поверхности молекулы пара. Как показали экспериментальные исследования, проводимые в МИХМе под руководством А. А. Гухмана, поверхность сублимируемого вещества после-испарения оказывается испещренной очень мелкими, но отчетливо выраженными впадинами [48]. [c.185]

В присутствии неконденсирующихся газов, например воздуха, значите,льно з мень-шается коэффициент теплоотдачи при конденсации, что объясняется образованием диффузионного слоя у новерхносли пленки конденсата. [c.117]

Присутствие неконденсирующих-ся газов в паре уменьшает скорость К., так как затрудняет доступ пара к поверхности раздела фаз. Концентрация инертных примесей у носледпой возрастает по сравнению с основной массой парогазовой смеси, и перенос пара к поверхности К. происходит путем диффузии и конвекции. В этом случае на поверхности раздела фаз как темп-ра, так и парциальное давление пара соответственно ниже темп-ры и парциального давления пара в основной массе парогазовой смеси. Поэтому при пленочной К. на твердой стенке между парогазовой смесью и пленкой конденсата возникают одновременно теило- и массообмен. Теплота, отданная смесью в результате конвективного теплообмена и конденсации пара, передается через пленку конденсата к стенке. [c.343]

Формула (5.50) пригодна при 30 < Ке < 2500 и д = = 750 ч- 900 вт1м . При конденсации смесей паров возможны довольно сложные случаи теплообмена. Так, при конденсации паров воды и бензола конденсация носит пленочный характер, а конденсация паров воды — капельный характер. Температура конденсации постоянная. При конденсации взаимно растворимых или несмешивающихся компонентов в присутствии неконденсирующегося компонента температура конденсации падает. Это имеет место при конденсации смесей типа бензол — толуол — ксилол, пентан — вода — воздух и др. При исследованиях получены отдельные эмпирические формулы [97], которые не всегда можно принять даже для тех же смесей, так как все соотношения меняются с изменением давления и температуры. Эти вопросы нуждаются в дополнительных исследованиях. [c.157]

Конденсация пара в присутствии неконденсирую-щихся газов. Практически редко встречается конденсация чистого пара без примеси воздуха или каких-либо неконденснрующихся в рассматриваемых условиях примесей. Примесь газа к пару существенно изменяет процесс конденсации. [c.13]

Чтобы при столкновении молекул имела место ассоциация, необходимо, чтобы кинетическая энергия сталкивающихся молекул была меньще или одного порядка с глубиной потенциальной ямы (см. рис. 2). В объеме сублимационного конденсатора, где происходит отражение молекул иеконденсирующихся газов от холодной поверхности, создаются благоприятные условия для ассоциации. Определенная часть образовавшихся ассоциированных комплексов из разноименных молекул (две или более молекул, двигающихся совместно) успевает дойти до поверхности десублимации, являющейся аккумулятором энергии, которая выделяется при столкновении. Это экспериментально подтверждается возрастанием скорости конденсации пара в присутствии неконденсирующегося газа. [c.59]

По аналогии с конденсацией водячюго пара с примесью воздуха можно полагать, что коэффициент теплоотдачи очень сильно снижается, в присутствии неконденсирую-щихся так называемых инертных газов. [c.207]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология