Поверхова плівкова конденсація пари

Механізм конденсації пари складається з таких стадій:

1. Дифузія молекул пари з ядра потоку до холодної поверхні конденсації. Дифузія відбувається за рахунок різниці концентрацій молекул пари в ядрі потоку і біля поверхні стінки.

2. Сам процес конденсації з виділенням прихованої теплоти конденсації; за рахунок втрати швидкості молекулами, що прилипли до стінки.

3. Перенесення прихованої теплоти конденсації через товщину плівки конденсату.

   Рис. 12.2. До пояс-нення поверхової плівкової кондеса-ції:

   1 – стінка; 2 – плівка конденсату; 3 – пара.

Рис. 12.3. Графік залежності коефіцієнта тепловіддачі від пари до стінки крізь плівку конденсату від висоти стінки.

Фактори конденсації

Коефіцієнт тепловіддачі при конденсації залежить від наступних факторів:

1. Орієнтація поверхні (вертикальна, горизонтальна, похила)

2. Шорсткості поверхні (чим більша шорсткість поверхні тим товща плівка конденсату, тим менший коефіцієнт тепловіддачі)

3. Домішки повітря в парі – в цьому випадку біля поверхні конденсації утворюється збагачений повітрям шар, який пригальмовує молекули пари. Це погіршує тепловіддачу і значно понижує коефіцієнт тепловіддачі.

4. Напрямок руху конденсації

а) якщо напрямок пари і плівки конденсату співпадають, то товщина плівки зменшується і коефіцієнт тепловіддачі збільшується.

б) Якщо напрямок руху пари і плівки протилежні, то пара при цьому погіршує (пригальмовує) стікання плівки, товщина плівки збільшується, і коефіцієнт тепловіддачі зменшується.

Теплове випромінювання

При тепловому випромінюванні передача тепла відбувається за рахунок електромагнітних хвиль. Особливістю такого переносу є можливість переносу тепла навіть через абсолютний вакуум. При тепловому випромінюванні відбувається подвійне перетворення енергії. На випромінювачі теплоти енергія перетворюється в енергію електромагнітних хвиль, на поглиначі – енергія хвиль перетворюється на теплову енергію.

Властивості електромагнітних хвиль залежать від довжини хвилі. Для світлових променів довжина хвилі лежить в межах від 0.4 до 0.8мкм, для теплових хвиль лежить в межах від 0.8 до 400мкм.

Променева енергія поширюється в однорідному середовищі прямолінійно.

Якщо потік теплової енергії Qпотрапляє на поверхню іншого тіла то він:

• частково відбивається Q_R;

• частково поглинаєтьсяQ_А;

• частково проходить без перетвореньQ_D.

тут R– відбиваюча властивість тіла, А – абсорбуюча властивість тіла, D – пропускаючи властивість тіла.

Якщо А= 1 – таке тіло називають абсолютно чорним. Тоді R = 0,D= 0.

Якщо R= 1 – тіло абсолютно біле, всі промені відбиваються. А = 0,D= 0.

Якщо D= 1 – тіло абсолютно прозоре, всі промені проходять крізь тіло без перетворень. А = 0,R= 0.

Кварц є прозорим для світлових променів, і не прозорим для теплових. Поверхня білого кольору добре відбиває світлові промені, але теплові поглинає аналогічно чорній.

Так як властивості електромагнітних хвиль залежать від довжини хвиль, то необхідно ввести нові поняття.

Кількість енергії, яка випромінюється тілом в одиницю часу у всьому інтервалі довжин хвиль від дохарактеризує випромінюючу здатність тіла

Кількість енергії, яка випромінюється в одиницю часу з одиниці поверхні в заданому діапазоні довжин хвиль від до- називається спектральною теплотою випромінювання

(14.7)

1. Закон Планка-Віна - встановлює зв’язок спектральною густиною теплового випромінювання абсолютно чорного тіла, температурою та довжиною хвилі

де ,- константи Планка.

Якщо абото.

Рис. 13.2. Залежність ІвідіТза рівнянням Планка.

Із збільшенням температури зміщується в бік більш коротких хвиль.

- закон Віна.

2. Закон Стефана-Больцмана - встановлює зв’язок між випромінюючою здатністю тіла і його температурою.

Випромінююча здатність абсолютно чорного тіла пропорційна четвертій степені абсолютної температури його поверхні.

Закон Стефана-Больцмана може бути використаний і для сірих тіл.

де - відносний коефіцієнт випромінюючої здатності – степінь чорноти тіла, визначений експериментально. Він залежить від природи тіла, температури тіла, шороховатості поверхні.

Коефіцієнт знаходиться експериментально і наводиться у довідниках.