Đặc điểm của quá trình ngựng tụ

Quá trình ngưng tụ hơi môi chất gắn liền với việc biến đổi pha.

Để quá trình ngưng hơi trên bề mặt vật rắn cần phải có 2 điều kiện:
+ Nhiệt độ bề mặt rắn phải nhỏ hơn nhiệt độ của hơi bão hòa tiếp xúc với bề mặt rắn.
+ Trên bề mặt vật rắn phải có các tâm ngưng tụ. Các tâm ngưng có thể là bọt khí, hạt bụi.
Tùy theo trạng thái bề mặt và tính dính ướt của chất lỏng, quá trình ngưng hơi trên bề mặt vật rắn gồm: ngưng màng và ngưng giọt.
– Ngưng màng là các giọt chất lỏng ngưng liên kết với nhau thành màng trên bề mặt vật rắn, ngưng màng xảy ra khi chất lỏng dính ướt hoàn toàn bề mặt vật rắn, góc dính ướt nhỏ hơn π /2.

– Ngưng giọt là khi các giọt chất lỏng ngưng tồn tại riêng rẽ trên bề mặt vật rắn.
Xảy ra khi chất lỏng không dính ướt bề mặt vật rắn, bề mặt nhẵn bóng hoặc có lớp dầu mỡ dính trên bề mặt.

Quá trình tỏa nhiệt khi ngưng màng của hơi
Bề mặt phẳng đặt đứng có nhiệt độ tw, hơi bão hòa có nhiệt độ là ts tiếp xúc với bề mặt (ts> tw). Nếu chất lỏng ngưng dính ướt hoàn toàn với bề mặt vách thì các giọt nước ngưng sẽ liên kết với nhau tạo thành màng ngưng. Giả thiết chế độ chuyển động của màng nước ngưng là chế độ chảy tầng.
Phương trình trao đổi nhiệt giữa hơi và bề mặt tại x có thể viết:

Trong đó : – α x là hệ số tỏa nhiệt cục bộ tại vị trí x; – λ hệ số dẫn nhiệt của nước ngưng.
Vì màng nước ngưng chuyển động theo phương x nên phương trình chuyển động được thể hiện như sau:

Phương trình chuyển động của màng nước ngưng theo hướng x sẽ là:

Giải phương trình trên ta được:

Giá trị tốc độ trung bình tại mặt cắt x được xác định như sau :

Giải hệ phương ta tìm được hệ số tỏa nhiệt trung bình dọc theo chiều cao h của
bề mặt vách đứng bằng:

Tỏa nhiệt khi ngưng màng của hơi chuyển động qua chùm ống

Khi hơi chuyển động qua chùm ống nằm ngang từ trên xuống dưới, tốc độ của dòng hơi giảm theo chiều chuyển động do một phần hơi đã được ngưng và chiều dày màng ngưng của ống phía dưới tăng do nước ngưng từ các ống phía trên rơi xuống.

Hệ số tỏa nhiệt trung bình của dãy ống thứ nhất:

Trong đó:ϖ h là tốc độ trung bình của dòng hơi ở tiết diện hẹp nhất của dãy ống nằm ngang; α -Hệ số tỏa nhiệt khi ngưng hơi không có chuyển động.
Hệ số tỏa nhiệt trung bình của chùm ống nằm ngang :

Trong đó là mức độ ngưng hơi; Gh1 , Gh2: lưu lượng hơi vào và ra khỏi chùm ống; n: số dãy ống theo chiều cao chùm ống đặt song song và chùm ống bố trí so le.

Tỏa nhiệt khi ngưng màng của hơi chuyển động qua ống đặt đứng

Trong ống đặt đứng khi chuyển động của dòng hơi và màng ngưng cùng chiều, do động lực của dòng và lực trọng trường cùng chiều nên tốc độ của màng ngưng tăng, chiều dày của màng ngưng giảm xuống, hệ số tỏa nhiệt tăng. Khi hơi chuyển động từ dưới lên, màng ngưng chuyển động chậm lại do lực ma sát, dẫn đến chiều dày của màng ngưng tăng và hệ số toả nhiệt giảm. Khi hơi chuyển động với tốc độ lớn, màng ngưng
có thể bị tách khỏi bề mặt và tạo nên hỗn hợp hơi- lỏng ở giữa dòng, hệ số tỏa nhiệt khi đó sẽ tăng.
Hệ số tỏa nhiệt khi hơi chuyển động trong ống đứng xác định theo công thức sau:

α,αω :Hệ số tỏa nhiệt khi ngưng hơi trong ống khi không chuyển động và chuyển động.

Tỏa nhiệt khi ngưng của hơi chuyển động trong ống nằm ngang
Đây là quá trình trao đổi nhiệt phức tạp, màng ngưng được chia thành ba phần: phần đầu, phần trên và phần chảy nhỏ. Ở phần đầu màng ngưng chảy dọc trục ống dưới tác dụng của lực ma sát giữa hơi và bề mặt trong của ống. Ở phần trên, màng ngưng chảy theo hướng cân bằng giữa lực ma sát và lực trọng trường