Теплотехнічний розрахунок процесу конденсації водяних парів вологого повітря на теплопоглинальній поверхні

Abstract

Окреслена задача пошук аналітичного способу дослідження процесу конденсації водяних парів вологого повітря на теплопоглинальній поверхні. Вирішення поставленої задачі пропонується здійснювати за допомогою використання функціональних залежностей, що описують конвективний процес теплообміну між теплопоглинальною поверхнею та повітрям, як теплоносієм, та детермінованих залежностей основних тепловологісних параметрів вологого повітря при різних волого-температурних станах. Описана послідовність протікання процесу конденсації водяних парів в два етапи: на першому відбувається доведення перегрітої водяної пари у вологому повітрі до стану насичення, шляхом відбору при незмінній вологомісткості теплової енергії, на другому – при абсорбції тепла від насичених водяних парів здійснюється відбір сконденсованої вологи на площину теплопоглинальної поверхні. Розрахунок першого етапу запропоновано здійснювати як для ізобарного процесу, кількість поглинутої теплоти в якому визначається за різницею величин ентальпії для вихідної температури повітря та температури точки роси, що визначатиметься за експериментально-виведеною залежністю, що пов’язує поточну температуру вологого повітря та відносну вологість. Опис другого етапу пропонується здійснюється у відповідності до закономірностей зміни тепловологісного параметрів повітря на кривій насичення. Теплотехнічний розрахунок проводиться з використанням формули зміни ентальпії для стану насичення водяних парів та функціональної залежності вологомісткості від парціального тиску водяної пари та барометричного тиску. Опис процесу енергетичного взаємного обміну між теплопоглинальної поверхнею та повітрям проводиться з використанням основних положень процесу конвективного теплообміну та теорії подібності для теплових процесів з врахуванням фазового переходу води з газоподібного до рідкого стану.

Designated the task of finding the analytical method for the study of the process of moist air condensation of water vapor on the heat-absorbing surface. The solution of this problem is offered by the use of finding functional relationships that describe the process of convective heat transfer between the heat-absorbing surface and the air as the coolant, and deterministic dependencies major heat and humidity of moist air parameters at different initial moisture temperature conditions. The described sequence of the process of condensation of water vapor in two stages: first adjusted overheated water vapor in humid air to the saturation state by the selection of heat at constant moisture content, the second - in the heat absorption of the saturated water vapor being selected condensed moisture on the plane of the heat-absorbing surface. Calculation of the first stage proposed to implement for the isobaric process, the amount of heat absorbed in which is determined by the difference in enthalpy values for the initial air temperature and dew point temperature, which will be determined by experimentally-derived dependence linking the current humid air temperature and relative humidity. Description of the second phase is proposed in accordance with the laws of the changes of heat and humidity of air parameters on the saturation curve. Thermal calculation is made using the formula enthalpy change for the state of saturation of water vapor and the functional dependence of the moisture content of water vapor partial pressure and barometric pressure. Description of the process of energy exchange between the heat-absorbing surface and the air is carried out using the basic provisions of the convective heat transfer process and the similarity theory for thermal processes, taking into account the phase transition of water from a gaseous to a liquid state.

Обозначена задача поиска аналитического способа исследования процесса конденсации водяных паров влажного воздуха на теплопоглощающей поверхности. Решение поставленной задачи предлагается находить с помощью использования функциональных зависимостей, описывающих конвективный процесс теплообмена между теплопоглощающей поверхностью и воздухом, как теплоносителем, и детерминированных зависимостей основных тепловлажностных параметров влажного воздуха при различных начальных влаго- температурных состояний. Описана последовательность протекания процесса конденсации водяных паров в два этапа: на первом доводят перегретые водяные пары во влажном воздухе до состояния насыщения, путем отбора при постоянном влагосодержании тепловой энергии, на втором - при абсорбции тепла от насыщенных водяных паров осуществляется отбор сконденсированной влаги на плоскость теплопоглощающей поверхности. Расчет первого этапа предложено осуществлять как для изобарного процесса, количество поглощенной теплоты в котором определяется по разнице величин энтальпии для исходной температуры воздуха и температуры 84 точки росы, которая будет определяться по экспериментально-выведенной зависимости, связывающей текущую температуру влажного воздуха и относительную влажность. Описание второго этапа предлагается осуществляется в соответствии с закономерностями изменения тепловлажностных параметров воздуха на кривой насыщения. Теплотехнический расчет производится с использованием формулы изменения энтальпии для состояния насыщения водяных паров и функциональной зависимости влагосодержания от парциального давления водяного пара и барометрического давления. Описание процесса энергетического взаимообмена между теплопоглощающей поверхностью и воздухом проводится с использованием основных положений процесса конвективного теплообмена и теории подобия для тепловых процессов с учетом фазового перехода воды из газообразного в жидкое состояние.