Ðîçä³ë 16. ÒÅÏËÎÎÁÌ²Í ÏÐÈ ÊÎÍÄÅÍÑÀÖ²¯ ÑÓ̲ز ÏÀвÂ
16.1. Îñîáëèâîñò³ ïðîöåñó
Êîíäåíñàö³ÿ ñóì³ø³ ïàð³â º îäíèì ³ç ìàëîâèâ÷åíèõ ïðîöåñ³â. Ó ïîäàëüøîìó áóäåìî ðîçãëÿäàòè êîíäåíñàö³þ á³íàðíèõ ïàð³â ð³äèí, ÿê³ ìîæóòü çì³øóâàòèñÿ ÷è íå çì³øóâàòèñÿ ì³æ ñîáîþ.
Ïðè êîíäåíñàö³¿ ñóì³ø³ ïàð³â ôàçîâà ãðàíèöÿ êîíäåíñàò – ïàðà ïðîíèêëèâà äëÿ îáîõ êîìïîíåíò³â. Àëå á³ëüø âèñîêèé âì³ñò á³ëÿ ïîâåðõí³ îäíîãî ç êîìïîíåíò³â ïðèçâîäèòü äî íåîäíîð³äíîãî ðîçïîä³ëó êîíöåíòðàö³é ó ïàðîâ³é ñóì³ø³. Âíàñë³äîê öüîãî òåïëîîáì³í çàëåæèòü íå ò³ëüêè â³ä òåðì³÷íîãî îïîðó êîíäåíñàòó, àëå ³ â³ä äèôóç³éíîãî òåðì³÷íîãî îïîðó. Ö³ äâ³ ñêëàäîâ³ âçàºìîçâ’ÿçàí³ ì³æ ñîáîþ.
Ïðè êîíäåíñàö³¿ ñóì³ø³ ïàð³â ñêëàä êîíäåíñàòó çì³íþºòüñÿ âçäîâæ òå÷³¿. Çì³íà ñêëàäó ïîâèííà ïðèçâîäèòè äî çì³ííîñò³ ïîâåðõíåâîãî íàòÿãó íà ãðàíèö³ êîíäåíñàò – ïàðà. Âíàñë³äîê öüîãî ç’ÿâëÿºòüñÿ íåîäíîð³äíèé ðîçïîä³ë ïîâåðõíåâèõ ñèë. Çã³äíî ç òåðìîäèíàì³÷íîþ òåîð³ºþ ñò³éêîñò³ ïîë³ ìîëåêóëÿðíèõ ïë³âîê ïðè â³äñóòíîñò³ çîâí³øí³õ ñèë óìîâîþ ñò³éêîñò³ º âèêîíàííÿ íåð³âíîñò³

äå
δ – òîâùèíà ïë³âêè; σ – ïîâåðõíåâèé íàòÿã.
Òàêèì ÷èíîì, ÿêùî ³ç çðîñòàííÿì òîâùèíè ïë³âêè ïîâåðõíåâèé íàòÿã çìåíøóºòüñÿ, ïë³âêà áóäå ñò³éêîþ. Íàâïàêè, ÿêùî
äσ/äδ > 0, òî ïë³âêà íàìàãàºòüñÿ çì³íèòè ñâîþ êîíô³ãóðàö³þ – ñòèñíóòèñÿ ó êðàïëþ.
Äëÿ á³íàðíî¿ ñóì³ø³ õàðàêòåð çàëåæíîñò³ ïîâåðõíåâîãî íàòÿãó â³ä ñêëàäó âèçíà÷àºòüñÿ íåð³âí³ñòþ

äå ³íäåêñîì ”1” ïîçíà÷åíî ôàçó ç á³ëüøîþ ãóñòèíîþ (ð³äèíó), ÿêà çíàõîäèòüñÿ â êîíòàêò³ ç ïàðîþ; ³íäåêñîì “12” – ïîâåðõíåâèé øàð; ò – êîíöåíòðàö³ÿ ³-ãî êîìïîíåíòó; ³ = 1, 2.
Òàêèì ÷èíîì, ÿêùî ïîâåðõíåâèé øàð ð³äêîãî ðîç÷èíó, ùî çíàõîäèòüñÿ ó ð³âíîâàç³ ç ïàðîþ, çáàãà÷åíèé îäíèì ³ç êîìïîíåíò³â ó ïîð³âíÿíí³ ç ð³äêîþ ôàçîþ, òî äîáàâëåííÿ öüîãî êîìïîíåíòó äî ðîç÷èíó áóäå âèêëèêàòè çìåíøåííÿ ïîâåðõíåâîãî íàòÿãó. ßêùî ïîâåðõíåâèé øàð á³äí³øèé â îäíîìó êîìïîíåíò³ ó ïîð³âíÿíí³ ç ð³äêîþ ôàçîþ, òî äîáàâëåííÿ öüîãî êîìïîíåíòó äî ðîç÷èíó áóäå âèêëèêàòè çá³ëüøåííÿ ïîâåðõíåâîãî íàòÿãó.
Âíàñë³äîê öüîãî ïðè êîíäåíñàö³¿ ñóì³ø³ ïàð³â ìîæóòü âèíèêàòè óìîâè, çà ÿêèõ ïë³âêà áóäå íåñò³éêîþ ³ êîíäåíñàò íàáóâຠíå ïë³âêîâèé õàðàêòåð ôîðìóâàííÿ. Ñêëàä êîíäåíñàòó ïðè öüîìó ìîæå çàëåæàòè â³ä ïîë³â êîíöåíòðàö³¿ â ïàðîâ³é ôàç³, ùî â ñâîþ ÷åðãó îáóìîâëåíî íå ò³ëüêè ïðîöåñîì êîíäåíñàö³¿, àëå ³ õàðàêòåðîì ãðàíè÷íèõ óìîâ (ì³ñöåì ïîäà÷³ ïàðè, ðîçïîä³ëîì êîíöåíòðàö³é íà âõîä³ òà ³í.). Ó êîíäåíñàö³éíèõ ïðèñòðîÿõ õàðàêòåð òå÷³¿ äâîôàçíîãî ñåðåäîâèùà ìîæå çàëåæàòè ³ â³ä ³íøèõ ôàêòîð³â: 䳿 ñèëè òÿæ³ííÿ, äèíàì³÷íî¿ ä³¿ ðóõîìî¿ ïàðè òà ³í. Áàãàòî ç ïåðåë³÷åíèõ ôàêòîð³â áóäóòü ïî-ð³çíîìó ïðîÿâëÿòèñÿ â çàëåæíîñò³ â³ä âåëè÷èíè òåïëîâîãî ïîòîêó.
Âèêîíàí³ äîñë³äæåííÿ êîíäåíñàö³¿ á³íàðíî¿ ñóì³ø³ åòàíîë – âîäà, ³çîïðîï³íîë – âîäà ³ àöåòîí – âîäà íà ãîðèçîíòàëüí³é òðóá³, ÿêà çíàõîäèëàñÿ â äîñòàòíüî âåëèêîìó îá’ºì³ ïàðè. ϳäâåäåííÿ ñóì³ø³ â äîñë³äíèé êîíäåíñàòîð çä³éñíþâàëîñÿ çâåðõó ÷åðåç ñïåö³àëüíèé øòóöåð. Âèêîðèñòàí³ â äîñë³äàõ ðå÷îâèíè, çíàõîäÿ÷èñü ó âåëèêîìó îá’ºì³ â óìîâàõ ð³âíîâàãè, íåîáìåæåíî çì³øóâàëèñÿ â ð³äêîìó ñòàí³. Êîíäåíñàö³ÿ ïåðåðàõîâàíèõ ÷èñòèõ ðå÷îâèí íîñèëà ïë³âêîâèé õàðàêòåð.
³çóàëüí³ ñïîñòåðåæåííÿ ñò³êàííÿ ñóì³ø³ åòàíîë – âîäà ïî ïîâåðõí³ äîñë³äíî¿ òðóáè âèÿâèëè çàëåæí³ñòü òå÷³¿ â³ä ñêëàäó ñóì³ø³. Íåâåëèê³ âì³ñòè (ïîðÿäêó 1%) åòàíîëó â êîíäåíñàò³ ïðèâîäÿòü äî ïîðóøåííÿ ïë³âêîâîãî õàðàêòåðó ñò³êàííÿ. Ïðè âì³ñò³ ëåãêîëåòêîãî êîìïîíåíòà òð1 = 0,04...0,06 êã/êã â³äáóâàºòüñÿ ïîâíå ðóéíóâàííÿ ïë³âêè ³ êîíäåíñàòí³ óòâîðåííÿ ìàþòü êðàïåëüíèé õàðàêòåð. Çã³äíî â³çóàëüíèõ ñïîñòåðåæåíü, ïðîöåñó â îñíîâíîìó ïðèòàìàíí³ ò³ æ çàêîíîì³ðíîñò³, ùî ³ ïðè êðàïåëüí³é êîíäåíñàö³¿. ³äì³ííîñò³ êðèþòüñÿ â òîìó, ùî êðàïë³ ìàþòü ìåíøèé êðàéîâèé êóò, ÷àñòî â³äð³çíÿþòüñÿ íåïðàâèëüíîþ ôîðìîþ ³ á³ëüøèìè ðîçì³ðàìè (àíàëîã³÷í³ ÿâèùà ñïîñòåð³ãàëèñÿ ïðè íàäëèøêîâîìó âïîðñêóâàíí³ ó âîäÿíó ïàðó äîáàâîê ã³äðîôîá³çàòîðà, íàïðèêëàä, îëå¿íîâî¿ êèñëîòè). Ïîã³ðøåíå â³äðèâàííÿ êðàïåëü â³ä íèæíüî¿ òâ³ðíî¿ òðóáè.
Ïðè òð1 > 0,5 ìຠì³ñöå á³ëüø øâèäêå çëèòòÿ îêðåìèõ êðàïåëü. Öåé ïðîöåñ ïðèâîäèòü äî ïîÿâè ïë³âêè ñïî÷àòêó íà îêðåìèõ ä³ëÿíêàõ, à äàë³ ³ íà âñ³é ïîâåðõí³ òåïëîâ³ääà÷³. ̳æ ÷èñòî êðàïåëüíèì ³ ïë³âêîâèì ðåæèìàìè ñò³êàííÿ êîíäåíñàòó ³ñíóº ðÿä ïðîì³æíèõ ðåæèì³â – êðàïåëüíî-ñòðóìêîâèé ³ ïë³âêîâî-ñòðóìêîâèé. dz çá³ëüøåííÿì ïîòîêó ïðîÿâëÿþòüñÿ ò³ æ òåíäåíö³¿, ùî ³ ïðè çá³ëüøåíí³ êîíöåíòðàö³¿ åòàíîëó, àëå âïëèâ îñòàííüîãî ôàêòîðà ñóòòºâ³øèé.
Êàðòèíà ñò³êàííÿ êîíäåíñàòó, àíàëîã³÷íà íàâåäåí³é âèùå, ñïîñòåð³ãàëàñÿ òàêîæ ïðè êîíäåíñàö³¿ ñóì³ø³ ³çîïðîïàíîë – âîäà ³ àöåòîí – âîäà. Äëÿ âñ³õ âèä³â äîñë³äæóâàíî¿ ñóì³ø³
äσ/äδ > 0, òîáòî ïë³âêà êîíäåíñàòó íåñò³éêà. Ñêëàä êîíäåíñàòó â çàëåæíîñò³ â³ä øâèäêîñò³ éîãî ðóõó ìîæå çì³íþâàòèñÿ â³ä ïî÷àòêîâîãî ñêëàäó ñóì³ø³ ïàð³â äî ð³âíîâàæíîãî ç íèì. Ö³é çì³í³ íà ä³àãðàì³ ïàðî-ð³äèííî¿ ð³âíîâàãè â³äïîâ³äຠïåðåïàä êîíöåíòðàö³é â³ä íóëÿ (äëÿ ÷èñòèõ êîìïîíåíò³â) äî ìàêñèìàëüíîãî çíà÷åííÿ ò1ìàêñ. Äëÿ ñóì³ø³ åòàíîë – âîäà, ³çîïðîïàíîë – âîäà ³ àöåòîí – âîäà ò1ìàêñ â³äïîâ³äíî ñòàíîâèòü 0,49; 0,35 ³ 0,54. ³çóàëüí³ ñïîñòåðåæåííÿ ïîêàçóþòü, ùî ö³ çíà÷åííÿ êîíöåíòðàö³é ëåãêîëåòêîãî êîìïîíåíòó º ãðàíè÷íèìè äëÿ ðåæèì³â ç êðàïåëüíèì ñò³êàííÿì êîíäåíñàòó. Ïðè ò1 > ò1ìàêñ ñïîñòåð³ãàºòüñÿ ³íòåíñèâíå çëèòòÿ êðàïåëü ó ñòðóìåí³ äî ïîâíîãî óòâîðåííÿ ïë³âêè.
Âèêîíàí³ äîñë³äæåííÿ ç îðãàí³÷íèìè ð³äêèìè ðå÷îâèíàìè, ÿê³ íå çì³øóþòüñÿ, òèïó “îðãàí³÷íà ðå÷îâèíà – âîäà”, ïîêàçàëè, ùî îðãàí³÷íèé êîìïîíåíò êîíäåíñóºòüñÿ ó âèãëÿä³ ïë³âêè, à ïàðà âîäè – ó âèãëÿä³ êðàïåëü íà ö³é ïë³âö³. Âèêîíàí³ äîñë³äè ïðè êîíäåíñàö³¿ ñóì³ø³ âîäÿíî¿ ïàðè ç ïàðàìè áåíçèíó, òîëóîëó, öèêëîãåêñàíó, òðèõëîðåòèëåíó, õëîðáåíçîëó, äèõëîðåòàíó, ñóì³ø³ ãåïòàí³â, åòèëöèêëîãåêñàíó, ïîêàçàëè (íà ïðèêëàä³ êîíäåíñàö³¿ ñóì³ø³ ïàð³â áåíçèí – âîäà), ùî áåíçèí êîíäåíñóºòüñÿ ó âèãëÿä³ ïë³âêè, íà ÿê³é óòâîðþþòüñÿ êðàïë³ âîäè (ðèñ.16.1).
Ðèñ.16.1. Êîíäåíñàòí³ óòâîðåííÿ ð³äèí, ùî íå çì³øóþòüñÿ ì³æ ñîáîþ (êðàïë³ âîäè íå êîíòàêòóþòü ç³ ñò³íêîþ): 1 – îðãàí³÷íà ð³äèíà; 2 – âîäà
Ñåðåäí³é ä³àìåòð êðàïåëü áóâ á³ëÿ 3 ìì, ³íêîëè äîñÿãàâ 5...6 ìì çà ðàõóíîê çëèòòÿ ñóñ³äí³õ êðàïåëü. Ïðè êîíäåíñàö³¿ âîäÿíî¿ ïàðè ó ñóì³ø³ á³ëüøå 70% òàê³ çëèòòÿ ñïîñòåð³ãàëèñÿ ÷àñòî. Êîíäåíñàò ñò³êàâ ç íèæíüî¿ òâ³ðíî¿ ãîðèçîíòàëüíî¿ òðóáè ó âèãëÿä³ îêðåìèõ êðàïåëü, ÿê³ ð³âíîì³ðíî ðîçïîä³ëÿëèñÿ âçäîâæ òðóáè.

Ðèñ.16.2. Êîíäåíñàòí³ óòâîðåííÿ ð³äèí, ùî íå çì³øóþòüñÿ ì³æ ñîáîþ (êîíòàêò êðóïíèõ êðàïåëü âîäè ç³ ñò³íêîþ): 1 – îðãàí³÷íà ð³äèíà; 2 – âîäà
Äîñë³äè ïîêàçóþòü, ùî ìîæëèâå óòâîðåííÿ êðóïíèõ ñòîÿ÷èõ êðàïåëü âîäè, ÿê³ çíàõîäÿòüñÿ â áåçïîñåðåäíüîìó êîíòàêò³ ç ìåòàëåâîþ ïîâåðõíåþ. ̳æ öèìè êðàïëÿìè çíàõîäèòüñÿ øàð îðãàí³÷íî¿ ð³äèíè (ðèñ.16.2).
Òàêèì ÷èíîì, ó âèïàäêó êîíäåíñàö³¿ ïàð³â íå çìî÷óâàíèõ ð³äèí ìຠì³ñöå íå ïë³âêîâå óòâîðåííÿ êîíäåíñàòó. Ó ãðàíè÷íèõ âèïàäêàõ ÷èñòèõ êîìïîíåíò³â ìîæå ìàòè ì³ñöå ïë³âêîâà êîíäåíñàö³ÿ. Àëå ó ðÿä³ âèïàäê³â ïðè ìàëèõ âì³ñòàõ îäíîãî ç êîìïîíåíò³â êîíäåíñàö³ÿ ìîæå áóòè ÷èñòî êðàïåëüíîþ. Äîñòàòíüî âèðàæàºòüñÿ êðàïåëüíà êîíäåíñàö³ÿ, íàïðèêëàä ïðè êîíäåíñàö³¿ âîäÿíî¿ ïàðè ³ ïàð³â äåÿêèõ íàôòîïðîäóêò³â, ÿê³ ì³ñòÿòüñÿ â ñóì³ø³ â ìàëèõ ê³ëüêîñòÿõ.
Ñë³ä çàóâàæèòè, ùî íàâåäåí³ äàí³ ïîêàçóþòü ïåâíó óìîâí³ñòü ðîçä³ëó ð³äèí íà çìî÷óâàí³ ³ íåçìî÷óâàíí³. Ïðîÿâëåííÿ öèõ âëàñòèâîñòåé ñóòòºâî çàëåæèòü â³ä ïàðàìåòð³â ïðîöåñó êîíäåíñàö³¿.
16.2. Ïë³âêîâà ìîäåëü
ϳä ÷àñ òåîðåòè÷íèõ äîñë³äæåíü êîíäåíñàö³¿ ñóì³ø³ ïàð³â çàçâè÷àé âèêîðèñòîâóþòü ïë³âêîâó ìîäåëü. Çã³äíî ö³º¿ ìîäåë³ êîíäåíñàò ñò³êຠó âèãëÿä³ ïë³âêè (ðèñ.16.3). ßêùî ð³äèíè çì³øóþòüñÿ, òî ïë³âêà ââàæàºòüñÿ îäíîð³äíîþ, àëå, ìîæëèâî, ç ô³çè÷íèìè âëàñòèâîñòÿìè, ÿê³ çàëåæàòü â³ä ñêëàäó. Äëÿ ð³äèí, ùî íå çì³øóþòüñÿ ì³æ ñîáîþ, òàêîæ ïðèéìàºòüñÿ ïë³âêîâà ìîäåëü, àëå ïë³âêà ââàæàºòüñÿ òàêîþ, ùî ñêëàäàºòüñÿ ç äâîõ øàð³â, ÿê³ â³äïîâ³äàþòü ïåðøîìó ³ äðóãîìó êîìïîíåíòàì.

Ðèñ.16.3. Ñõåìà ñò³êàííÿ äâîõêîìïîíåíòíî¿ ïë³âêè ð³äèí, ùî çì³øóþòüñÿ ì³æ ñîáîþ
Ðîçãëÿíåìî çàäà÷ó ïðî ëàì³íàðíó ïë³âêîâó êîíäåíñàö³þ ïàð³â ð³äèí, ÿê³ çì³øóþòüñÿ ì³æ ñîáîþ, íà âåðòèêàëüí³é ³çîòåðì³÷í³é ïëàñòèí³. Ïë³âêà, ÿêà ïðåäñòàâëÿº ñîáîþ ñóì³ø ð³äêèõ ôàç ñêîíäåíñîâàíèõ ïàð³â, ñò³êຠï³ä 䳺þ ñèëè òÿæ³ííÿ. Äèíàì³÷íà ä³ÿ ïàðè íà ïë³âêó ïðàêòè÷íî â³äñóòíÿ.
Ïðè öüîìó ïàðà ó âñüîìó îá’ºì³ íà çíà÷í³é â³äñòàí³ â³ä ïîâåðõí³ ðîçðèâó º íàñè÷åíîþ, ¿¿ òåìïåðàòóðà ³ òèñê ð³âí³ â³äïîâ³äíî Ò0 ³ ð. Êîíöåíòðàö³¿ êîæíîãî êîìïîíåíòà âèçíà÷àþòüñÿ çíà÷åííÿìè Ò0 ³ ð, ÿê³ â³äïîâ³äàþòü ñòàíó íàñè÷åííÿ. Ó íàñè÷åíîìó ñòàí³ çíàõîäèòüñÿ òàêîæ ïîâåðõíÿ êîíäåíñàò – ïàðà. ¯¯ òåìïåðàòóðà Òãð çàâ³äîìà íåâ³äîìà. Âèçíà÷åííÿ ö³º¿ òåìïåðàòóðè º îñíîâíèì ìîìåíòîì ðîçâ’ÿçêó çàäà÷³.
Ââàæàºìî, ùî ó ïàð³ ìîæíà âèä³ëèòè äèíàì³÷íèé, òåïëîâèé ³ äèôóç³éíèé ïîãðàíè÷í³ øàðè. Ïîâåðõíÿ ðîçðèâó ïðè öüîìó ïðèéìàºòüñÿ íå ïîäðàçíåíîþ. Âðàõóºìî â³ëüíèé êîíâåêòèâíèé ðóõ, ÿêèé âèíèêຠó ïàð³.
Ïîâåðõíÿ ðîçðèâó çíàõîäèòüñÿ â ñòàí³ íàñè÷åííÿ, òîìó Òãð â³äïîâ³äàþòü ìàñîâ³ ÷àñòêè â ïàð³ òï1ãð ³ òï2ãð = 1 – òï1ãð ³ ìàñîâ³ ÷àñòêè â ð³äèí³ òð1ãð ³ òð2ãð = = 1 – òð1ãð. Ó çàãàëüíîìó âèïàäêó òï1ãð≠ òð1ãð ³ òï2ãð≠ òð2ãð. Ââàæàþ÷è, ùî Òãð
≠ f(x) – ðèñ.16.3, ïðèõîäèìî äî ñòàëîñò³ âçäîâæ ïîâåðõí³ ðîçðèâó êîíöåíòðàö³é òð1ãð ³ òð2ãð. Òàêîæ ââàæàºìî, ùî ó çâ'ÿçêó ç íåïðîíèêëèâ³ñòþ ñò³íêè ìîæíà ââàæàòè, ùî êîíöåíòðàö³¿ òð1 ³ òð2 ó ð³äèí³ ñêð³çü ð³âí³ â³äïîâ³äíî òð1ãð ³ òð2ãð. Ó ïðèéíÿò³é ïîñòàíîâö³ òå÷³ÿ ³ òåïëîîáì³í ïë³âêè â³äïîâ³äàþòü êëàñè÷íîìó ð³øåííþ Íóññåëüòà äëÿ íåðóõîìî¿ ïàðè. Âèïèøåìî îñíîâí³ ðåçóëüòàòè ð³øåííÿ.
̳ñöåâèé òåïëîâèé ïîò³ê:
(à)
Òîâùèíà øàðó êîíäåíñàòó:
(á)
Ïîâçäîâæíÿ ñêëàäîâà øâèäêîñò³ íà ïîâåðõí³ ðîçðèâó:
(â)
Ó ð³âíÿííÿõ (à)...(â) Ê = r/[cpp(Òãð – Òñ)]. Çã³äíî ð³âíÿííþ (à) äëÿ âèçíà÷åííÿ ãóñòèíè òåïëîâîãî ïîòîêó íåîáõ³äíî çíàòè òåìïåðàòóðó Òãð, äëÿ ÷îãî íåîáõ³äíî âèêîíàòè àíàë³ç ïðîöåñó ó ñóì³ø³ ïàð³â.
Ïîëÿ øâèäêîñò³, òåìïåðàòóðè ³ êîíöåíòðàö³¿ â ïîãðàíè÷íèõ øàðàõ îïèñóþòüñÿ ð³âíÿííÿìè:
(16.1)
Óñ³ ô³çè÷í³ âëàñòèâîñò³, ÿê³ âõîäÿòü ó ö³ ð³âíÿííÿ, ââàæàþòüñÿ ñòàëèìè, çà âèíÿòêîì ãóñòèíè ñóì³ø³
ρ.
Ââàæàþ÷è, ùî äâîõêîìïîíåíòíà ïàðîâà ñóì³ø ï³äïîðÿäêîâóºòüñÿ ð³âíÿííþ ñòàíó ð = ZρRT ³ êîåô³ö³ºíò ñòèñëèâîñò³ Z äîð³âíþº Z0, ìîæíà îòðèìàòè, ùî
(16.2)
äå
(16.3), (16.4)
Ì – ìîëåêóëÿðíà ìàñà.
гâíÿííÿ ïîãðàíè÷íîãî øàðó (16.1) äîïóñêàþòü ïîä³áí³ ïåðåòâîðåííÿ. Ââåäåìî íåçàëåæíó çì³ííó
η çã³äíî ñï³ââ³äíîøåííþ:
(16.5)
Çàëåæí³ çì³íí³:
(16.6)
Âèêîðèñòîâóþ÷è íîâ³ çì³íí³, ñèñòåìó ð³âíÿíü (16.1) ó ÷àñòèííèõ ïîõ³äíèõ ìîæíà ïðèâåñòè äî çâè÷àéíèõ äèôåðåíö³àëüíèõ ð³âíÿíü:
(16.7)
(16.8)
(16.9)
Çàçâè÷àé âåëè÷èíà Àm = (Ò0 – Òãð)/Ò0 ìàëà, ùî äຠìîæëèâ³ñòü â³äêèíóòè ó ð³âíÿíí³ (16.7) ÷ëåíè, ÿê³ ì³ñòÿòü òåìïåðàòóðó. Íåçíà÷íèé òåìïåðàòóðíèé ïåðåïàä òåìïåðàòóð ó ñóì³ø³ äîçâîëÿº ó ïåðøîìó íàáëèæåíí³ çíåõòóâàòè ³ ð³âíÿííÿì åíåð㳿 (16.9). Òîä³
(16.10)
(16.11)
Äî ð³âíÿíü (16.7)...(16.9) ÷è (16.10) ³ (16.11) íåîáõ³äíî äîáàâèòè ãðàíè÷í³ óìîâè ³ óìîâè ñïðÿæåííÿ. Îñòàíí³ óìîâè ìîæíà çàäàòè, âèêîðèñòîâóþ÷è ð³âíÿííÿ çáåðåæåííÿ ìàñè, ê³ëüêîñò³ ðóõó ³ åíåð㳿, ðîçãëÿíóò³ ó ðîçä³ë³ 9. Âðàõîâóþ÷è äåÿê³ îñîáëèâîñò³ ðîçãëÿäóâàíîãî ïðîöåñó, êîíêðåòèçóºìî ö³ óìîâè. Ïîïåðåäíüî çàïèøåìî ð³âíÿííÿ ïîòîêó ìàñ ÷åðåç ïîâåðõíþ ðîçðèâó.
Ñêëàäîâ³ øâèäêîñò³ wx ³ wy îòðèìóºìî øëÿõîì äèôåðåíö³þâàííÿ ôóíêö³¿ òîêó
ψ [ð³âíÿííÿ (16.5) ³ (16.6)]:
(16.12)
Ãóñòèíà ïîòîêó ìàñè ïåðøîãî êîìïîíåíòà ÷åðåç ïîâåðõíþ ðîçðèâó º ñóìà ïîòîê³â, ÿê³ ïåðåíîñÿòüñÿ äèôó糺þ ³ êîíâåêö³ºþ:
(16.13)
ϳäñòàíîâêà çì³ííèõ äàº:
(16.14)
Àíàëîã³÷íî äëÿ äðóãîãî êîìïîíåíòà:
(16.15)
Äîäàâøè j1ãð ³ j2ãð, îòðèìàºìî ãóñòèíó ïîòîêó ìàñè îáîõ êîìïîíåíò³â íà ïîâåðõí³ ðîçðèâó:
(16.16)
Ó ð³âíÿííÿ (16.12)...(16.16) âõîäÿòü ò³ëüêè ô³çè÷í³ âëàñòèâîñò³ ïàðè.

Ðèñ.16.4. ijàãðàìà ñòàíó íàñè÷åíî¿ ñóì³ø³ ìåòàíîëó ³ âîäè ïðè ð = 0,098 ÌÏà: 1– ïàðà; 2 – ð³äèíà
Çã³äíî óìîâè çàäà÷³ âì³ñò ïåðøîãî êîìïîíåíòó òï10 âèçíà÷àºòüñÿ çà çàäàíîþ òåìïåðàòóðîþ íàñè÷åííÿ Ò0. Íà ðèñ.16.4 íàâåäåíà ä³àãðàìà äëÿ á³íàðíîãî ðîç÷èíó, ÿêà ïîêàçóº êîíöåíòðàö³þ êîìïîíåíòà â íàñè÷åí³é ïàð³ ³ ð³äèíè ïðè çàäàí³é òåìïåðàòóð³ íàñè÷åííÿ. Ìîëÿðíèé âì³ñò äðóãîãî êîìïîíåíòó âèçíà÷àºòüñÿ ç óìîâè
א1
+ א2 = 1,
äå
א – ìîëÿðíà ÷àñòêà êîìïîíåíòà.
Ó ìàñîâèõ ÷àñòêàõ:
(16.17)
äå Ì – ìîëåêóëÿðíà ìàñà êîìïîíåíòà.
ϳñëÿ çðîáëåíèõ ñïðîùåíü ³ ïåðåòâîðåíü óìîâó ð³âíîâàãè íà ïîâåðõí³ ðîçðèâó ìîæíà ñôîðìóëþâàòè íàñòóïíèì ÷èíîì:
(16.18)
Âèêîðèñòîâóþ÷è ð³âíÿííÿ (16.14) ³ (16.15), îñòàííþ óìîâó ìîæíà çàïèñàòè â íàñòóïíîìó âèä³:
(16.19)
Óìîâà çáåðåæåííÿ ìàñè:
(16.20)
Îñòàííº ð³âíÿííÿ çàïèñàíå ç óðàõóâàííÿì (16.16) ³ j = qc/r.
Ç ð³âíÿíü (â) ³ (16.12) ìîæíà îòðèìàòè íàñòóïíó äèíàì³÷íó óìîâó äëÿ ïîâåðõí³ ðîçðèâó:
(16.21)
Çã³äíî (16.6) íà ïîâåðõí³ ïë³âêè
φ(0) = 1. (16.22)
Ãðàíè÷í³ óìîâè äëÿ ïàðè:
f ′(∞) = 0;
φ(∞) = 0. (16.23)
Âèêîíàíèé ÷èñëîâèé ðîçâ’ÿçîê ñôîðìóëüîâàíî¿ âèùå çàäà÷³ äëÿ âèïàäêó êîíäåíñàö³¿ ñóì³ø³ ïàð³â âîäè ³ ìåòàíîëó ïðè òèñêó 0,098 ÌÏà. Ïðè öüîìó âèêîðèñòàí³ äèôåðåíö³àëüí³ ð³âíÿííÿ ó íàáëèæåíí³ (16.10) ³ (16.11). гøåííÿ âèêîíàíå äëÿ ñåìè çíà÷åíü Ò0 â ³íòåðâàë³ â³ä 370 äî 340 Ê ³ äëÿ Ò0 – Òñ â³ä 35 Ê äî äåê³ëüêîõ ãðàäóñ³â.

Ðèñ.16.5. Òåïëîîáì³í ïðè êîíäåíñàö³¿ ñóì³ø³ ïàð³â ìåòàíîëó ³ âîäè (ðîçðàõóíîê)
Ðåçóëüòàòè ðîçðàõóíêó áåçðîçì³ðíî¿ ãóñòèíè òåïëîâîãî ïîòîêó q/q0 íà ñò³íö³ íàâåäåí³ íà ðèñ.16.5. Çíà÷åííÿ q ³ q0 ðîçðàõîâóâàëèñÿ çà ð³âíÿííÿì (à), ïðè öüîìó äëÿ âèçíà÷åííÿ q0 ïðèéíÿòî, ùî Òãð = Ò0 (÷èñòèé êîìïîíåíò). Çã³äíî ðîçðàõóíêó q/q0
≤ 1. Íà ãðàíèö³ q/q0 = 1 öå çíà÷åííÿ â³äïîâ³äຠêîíäåíñàö³¿ ÷èñòî¿ ïàðè (äëÿ âîäè Òí = 373,15 Ê, äëÿ ìåòàíîëó Òí = 337,45 Ê). Ïðè ïåâíîìó çíà÷åíí³ Ò0 â³äíîøåííÿ q/q0 çá³ëüøóºòüñÿ ïðè çá³ëüøåíí³ ð³çíèö³ Ò0 – Òñ.

Ðèñ.16.6. Ðîçïîä³ë øâèäêîñò³ ó ïàð³ (Ò0 = 365 Ê)
Íà ðèñ.16.6 íàâåäåíèé ðîçïîä³ë øâèäêîñò³ ó ïîãðàíè÷íîìó øàð³ ïàðè ïðè Ò0 = 365 Ê ³ ð³çíèöÿõ òåìïåðàòóð Ò0 – Òñ ð³âíèõ 15, 20 ³ 30 Ê. ²ñíóâàííÿ ÷³òêî âèðàæåíîãî ìàêñèìóìó ïðè Òñ = 350 Ê ñâ³ä÷èòü ïðî âïëèâ â³ëüíî¿ êîíâåêö³¿. Íàâïàêè, ïðè ïîð³âíÿííî íèçüê³é òåìïåðàòóð³ ñò³íêè (Òñ = 335 Ê), òîáòî ïðè á³ëüø³é ³íòåíñèâíîñò³ êîíäåíñàö³¿, âïëèâ â³ëüíî¿ êîíâåêö³¿ íåçíà÷íèé. Òàêèì ÷èíîì, ïðè âåëèê³é ³íòåíñèâíîñò³ êîíäåíñàö³¿ â³ëüíó êîíâåêö³þ ìîæíà íå âðàõîâóâàòè.
Ç ð³øåííÿ òàêîæ âèäíî, ùî ïðè âåëèê³é ³íòåíñèâíîñò³ êîíäåíñàö³¿ êîíöåíòðàö³¿ êîìïîíåíò ó êîíäåíñàò³ ïðàêòè÷íî ð³âí³ êîíöåíòðàö³ÿì â îá’ºì³ ïàðè:
(16.24)
Çâ³äñè âèõîäèòü, ùî ïðè ô³êñîâàíîìó ³ îäíàêîâîìó âì³ñò³ êîìïîíåíòó â ïàðîâ³é ³ ð³äê³é ôàçàõ òåìïåðàòóðà ïîâåðõí³ ïë³âêè Òãð îäíîçíà÷íî âèçíà÷àºòüñÿ ³ º ïîñò³éíîþ âåëè÷èíîþ, ÿêà íå çàëåæèòü â³ä Òñ (ðèñ.16.7). Çíàþ÷è Òãð, ìîæíà ëåãêî ðîçðàõóâàòè qc çà ð³âíÿííÿì (à).

Ðèñ.16.7. Âèçíà÷åííÿ Òãð ïðè ðîçðàõóíêó çà ð³âíÿííÿì (16.24)
Îïèñàíèé ñïðîùåíèé ðîçðàõóíîê ìîæíà âèêîðèñòîâóâàòè ò³ëüêè äëÿ âåëèêèõ çíà÷åíü Ò0 – Òñ. Óìîâè éîãî çàñòîñóâàííÿ ïîâèíí³ âèçíà÷àòèñÿ äëÿ êîæíî¿ êîíêðåòíî¿ äâîêîìïîíåíòíî¿ ñóì³ø³. Äëÿ ðîçãëÿäóâàíî¿ ñóì³ø³ ìåòàíîë – âîäà ñòàë³ñòü Òãð ìຠì³ñöå ó ðàç³ Òãð – Òñ
≥ 10 Ê.
Àíàëîã³÷íà çàäà÷à ðîçâ’ÿçóâàëàñÿ äëÿ âèïàäêó êîíäåíñàö³¿ ïàð³â íà ãîðèçîíòàëüíîìó öèë³íäð³. ϳä ÷àñ ðîçâ’ÿçêó âèêîðèñòîâóâàëàñÿ óìîâà (16.24). Ðîçðàõóíêè âèêîíàí³ íà ÅÎÌ äëÿ ñóì³ø³ åòàíîë – âîäà. Ðåçóëüòàòè ðîçðàõóíê³â ÿê³ñíî â³äïîâ³äàþòü ðîçãëÿíóòèì âèùå.
Ðèñ.16.8. Çàëåæí³ñòü òåìïåðàòóðíîãî îïîðó ïàðè â³ä òåìïåðàòóðíîãî íàïîðó Ò0 – Òñ: ñóö³ëüí³ ë³í³¿ – ÷èñëîâèé ðîçâ’ÿçîê; òî÷êè â³äïîâ³äàþòü äîñë³äíèì äàíèì ïðè òï10: 1 – 0,0995; 2 – 0,2018; 3 – 0,35
Íà ðèñ.16.8 íàâåäåíî ñï³âñòàâëåííÿ äîñë³äíèõ ³ ðîçðàõóíêîâèõ äàíèõ. Ïî îñ³ îðäèíàò â³äêëàäåíà âåëè÷èíà

ÿêà õàðàêòåðèçóº äèôóç³éíèé òåðì³÷íèé îï³ð, ïî îñ³ àáñöèñ – ïîâíèé òåìïåðàòóðíèé íàï³ð Ò0 – Òñ. Êðèâ³ â³äïîâ³äàþòü òðüîì çíà÷åííÿì êîíöåíòðàö³¿ åòàíîëó â ñóì³ø³ òï10 = 0,0995; 0,2018 ³ 0,35.
Ïðè ìàëèõ
ΔÒ =Ò0 – Òñ äèôóç³éíèé îï³ð âåëèêèé, à îï³ð ð³äêî¿ ôàçè íåçàëåæíî â³ä õàðàêòåðó ¿¿ ñò³êàííÿ íå ÷èíèòü çíà÷íîãî âïëèâó íà ïðîöåñ òåïëîîáì³íó. Óðàõóâàííÿ â³ëüíî¿ êîíâåêö³¿ ó ïàð³ ïðèâîäèòü äî çíà÷íîãî óòî÷íåííÿ ðîçâ’ÿçêó.
dz çá³ëüøåííÿì
ΔÒ âïëèâ äèôóç³éíèõ ïðîöåñ³â ñëàáøàº ³ òåïëîâèé ïîò³ê ó á³ëüø³é ì³ð³ âèçíà÷àºòüñÿ îïîðîì ð³äêî¿ ôàçè. Ó çâ'ÿçêó ç öèì, ùî äîñë³äí³ äàí³ äëÿ îñòàííüî¿ ïðè íå ïë³âêîâîìó ñò³êàíí³ ð³äèíè ñóòòºâî íèæ÷³ ðîçðàõóíêîâèõ çà òåîð³ºþ Íóññåëüòà,
äîñë³äí³ òî÷êè â îáëàñò³ ïåðåâàæíîãî âïëèâó îïîðó ð³äêî¿ ôàçè â³äõèëÿþòüñÿ â³ä
÷èñëîâîãî ð³øåííÿ. Ïðè îäíàêîâ³é ð³çíèö³
ΔÒ ñòóï³íü â³äõèëåííÿ âèçíà÷àºòüñÿ êîíöåíòðàö³ºþ ëåãêîëåòêîãî êîìïîíåíòó, ÿêèé âïëèâຠíà ðîçâèòîê íå ïë³âêîâî¿ òå÷³¿ êîíäåíñàòó.
Ðîçãëÿíåìî êîíäåíñàö³þ á³íàðíî¿ ñóì³ø³ ïàð³â ð³äèí, ÿê³ íå çì³øóþòüñÿ ì³æ ñîáîþ, íà îñíîâ³ ìîäåë³ ëàì³íàðíî¿ ïë³âêîâî¿ êîíäåíñàö³¿. Íå äèâëÿ÷èñü íà òðóäíîù³ á³ëüø äåòàëüíîãî àíàë³çó, öÿ ìîäåëü âèêîðèñòîâóâàëàñÿ áàãàòüìà äîñë³äíèêàìè. ßêùî óìîâè çàäà÷³ â³äïîâ³äàþòü ðàí³øå ðîçãëÿíóòèì ó öüîìó ïàðàãðàô³, òî ñõåìà ïîñòàíîâêè çàäà÷³ â³äïîâ³äຠíàâåäåí³é íà ðèñ.16.9.

Ðèñ.16.9. Ðîçðàõóíêîâà ìîäåëü òå÷³¿ ïë³âêè êîíäåíñàòó: 1 – îðãàí³÷íà ð³äèíà; 2 – âîäà
Ñóì³ñíà òå÷³ÿ ïë³âîê ïî âåðòèêàëüí³é ïîâåðõí³ ðîçãëÿíåìî íà îñíîâ³ ìîäåë³ Íóññåëüòà. Äëÿ êîìïîíåíò 1 ³ 2 ð³âíÿííÿ ðóõó ³äåíòè÷í³ ³ çàïèñóþòüñÿ òàê:

Ãðàíè÷í³ óìîâè:
Âíàñë³äîê ð³øåííÿ îòðèìóºìî íàñòóïíèé ðîçïîä³ë øâèäêîñò³ â ïåðø³é ³ äðóã³é ð³äèíàõ:
(16.25)
(16.26)

Ç ð³âíÿíü (16.25) ³ (16.26) âèõîäÿòü âèðàçè äëÿ ëîêàëüíèõ âèòðàò ìàñè ïåðøîãî ³ äðóãîãî êîìïîíåíò³â:
(16.27)
(16.28)

Ç ð³âíÿíü (16.27) ³ (16.28) âèõîäèòü, ùî
(16.29)
ßêùî ââàæàòè, ùî òåìïåðàòóðíèé ðîçïîä³ë â îáîõ øàðàõ îïèñóºòüñÿ ð³âíÿííÿì d2T/dy2 = 0, òî ì³ñöåâà ãóñòèíà òåïëîâîãî ïîòîêó ìàòèìå âèä:
(16.30)
Äëÿ ì³ñöåâèõ âèòðàò êîíäåíñàòó ìîæíà íàïèñàòè:
(16.31)
äå
(16.32)
– òåïëîòà ôàçîâîãî ïåðåõîäó ñóì³ø³.
Òîìó ùî

òî ð³âíÿííÿ (16.31) ìîæíà çàïèñàòè â íàñòóïíîìó âèä³:
(16.33)
Ç ð³âíÿíü (16.27), (16.31) ³ (16.33) ñë³äóº, ùî
(16.34)
Òîìó ùî
δ =
δ1 +
δ2, òî
(16.35)
ßê âèäíî ç íàâåäåíèõ ôîðìóë, îñíîâí³ õàðàêòåðèñòèêè òå÷³¿ ³ òåïëîîáì³íó ìîæíà âèçíà÷èòè, ÿêùî â³äîìå â³äíîøåííÿ òîâùèíè ïë³âîê
δ̃ = δ1 / δ2. Àëå öå â³äíîøåííÿ ïîïåðåäíüî íåâ³äîìå ³ º îäíèì ³ç ðåçóëüòàò³â ðîçðàõóíêó, ÿêèé ó çàãàëüíîìó âèïàäêó ïîâèíåí âêëþ÷àòè ó ñåáå ³ ïîâåä³íêó ïàðîâî¿ ôàçè.
Ïðîöåñ ó ïàðîâ³é ôàç³ ìîæíà ðîçãëÿäàòè àíàëîã³÷íî òîìó, ÿê öå áóëî çðîáëåíî äëÿ ð³äèí, ùî çì³øóþòüñÿ ì³æ ñîáîþ. Çà îñíîâó ìîæíà âçÿòè ñèñòåìó çâè÷àéíèõ ð³âíÿíü (16.7)...(16.9) ÷è ð³âíÿííÿ (16.10) ³ (16.11). Ïðè öüîìó çáåð³ãàþòü ñâîþ ñèëó ôîðìóëè (16.12)...(16.19). гâíÿííÿ çáåðåæåííÿ ìàñè (16.20) ó öüîìó âèïàäêó çàïèñóºòüñÿ ïî ³íøîìó. Ç (16.16) ³ (16.31) ñë³äóº, ùî
(16.36)
гâíÿííÿ (16.26) ³ (16.12) äàþòü:
(16.37)
äå Ñ – ñòàëà âåëè÷èíà.
Óìîâè (16.22) ³ (16.23) çàëèøàþòüñÿ íåçì³ííèìè, òîáòî
φ(0) = 1; φ(∞) = 0;
f ′(∞) = 0.
Ó ñâ³é ÷àñ áóëî âèêîíàíî ÷èñëîâ³ ðîçðàõóíêè çà îïèñàíîþ ìåòîäèêîþ äëÿ ñóì³ø³ âîäà – áåíçîë ïðè ð³çíèõ òåìïåðàòóðàõ, òèñêàõ ³ êîíöåíòðàö³ÿõ. Ðîçðàõóíêè äëÿ êîíöåíòðàö³¿ òï10 = 0,2 ³ 0,6 ïðè Òãð = 343,15 Ê ïîêàçàëè, ùî ìàñîâèé âì³ñò êîìïîíåíòó ó ïë³âö³ ³ ïàð³ ð³çíèé ò³ëüêè ïðè Òãð – Òñ < 15 Ê. Äëÿ á³ëüø âèñîêèõ çíà÷åíü Òãð – Òñ âïëèâ â³ëüíî¿ êîíâåêö³¿ ó ïàð³ ñòຠäóæå ìàëèì ³ äëÿ ðîçðàõóíêó òåïëîâ³ääà÷³ ìîæíà íå âèêîíóâàòè äåòàëüíå äîñë³äæåííÿ ïàðîâîãî ïîãðàíè÷íîãî øàðó.

Ðèñ.16.10. Òåïëîîáì³í ïðè êîíäåíñàö³¿ ñóì³ø³ ïàð³â âîäè ³ áåíçîëó (ðîçðàõóíîê)ïðè Òãð = 343,15 Ê; 1 – òï10 = 0,2; 2 – òï10 = 0,6
Ïðè Òãð – Òñ > 0,15 â³äíîøåííÿ q/q0 ïðàêòè÷íî äîð³âíþº îäèíèö³ ³ ðîçðàõóíêè òåïëîâ³ääà÷³ çâîäÿòüñÿ äî àíàë³çó ð³äêî¿ ïë³âêè. Ïðè ìåíøèõ ð³çíèöÿõ òåìïåðàòóð öå â³äíîøåííÿ â³äð³çíÿºòüñÿ â³ä îäèíèö³ (ðèñ.16.10). Öå ïîêàçóº íà íåîáõ³äí³ñòü óðàõóâàííÿ â çàãàëüíîìó âèïàäêó ïðîöåñ³â ïåðåíîñó íå ò³ëüêè ó ïë³âö³, à ³ ó ïàð³.
Çàïðîïîíîâàí³ ðîçðàõóíêîâ³ ôîðìóëè, îñíîâàí³ íà óðàõóâàíí³ òåðì³÷íîãî îïîðó á³íàðíî¿ ñóì³ø³. Ðîçðàõóíêîâà ìîäåëü áóäóâàëàñÿ çã³äíî ñõåìè ðèñ.16.9 ïðè äîïóùåííÿõ àíàëîã³÷íèõ ïðèéíÿòèì Íóññåëüòîì. Ââàæàºòüñÿ òàêîæ, ùî çîâí³øí³é øàð 2 (âîäà) ìຠøâèäê³ñòü ð³âíó øâèäêîñò³ îðãàí³÷íî¿ ð³äèíè 1 íà ¿¿ çîâí³øí³é ïîâåðõí³ (ó =
δ1). Çà öèõ óìîâ ðîçãëÿäàëàñÿ êîíäåíñàö³ÿ ñóì³ø³ ïàð³â íà ãîðèçîíòàëüí³é òðóá³. Ðîçðàõóíêîâ³ äàí³ óòî÷íþâàëèñÿ ³ç çàëó÷åííÿì äîñë³äíèõ äàíèõ ç ñóì³øøþ ïàð³â âîäè ç ïàðàìè áåíçèíó, òîëóîëó, òðèõëîðåòèëåíó ³ ãåïòàíó. Ñåðåäíÿ òåïëîâ³ääà÷à ðîçðàõîâóâàëàñÿ ïî ôîðìóë³:
(16.38)
äå – ñåðåäí³é êîåô³ö³ºíò òåïëîâ³ääà÷³ íåðóõîìî¿ ÷èñòî¿ ïàðè îðãàí³÷íîãî êîìïîíåíòó íà ãîðèçîíòàëüí³é òðóá³, ÿêèé ðîçðàõîâóºòüñÿ çà ôîðìóëîþ Íóññåëüòà (10.34) ïðè òåìïåðàòóðíîìó íàïîð³ Òãð – Òñ;
ε1, ε2, ε3 – ïîïðàâêè â³äïîâ³äíî íà ñêëàä ñóì³ø³, íà çì³íí³ñòü òåìïåðàòóðíîãî íàïîðó ïî êîëó òðóáè ³ íà âïëèâ ñèë ³íåðö³¿ ³ êîíâåêòèâíîãî ïåðåíîñó òåïëîòè:
(16.39)
(16.40)
(16.41)
äå òð2 – ìàñîâà êîíöåíòðàö³ÿ âîäè ó êîíäåíñàò³; Òñ,ìàêñ, Ò(ñ – ìàêñèìàëüíà ³ ñåðåäíÿ òåìïåðàòóðè ïîâåðõí³ ñò³íêè òðóáè;
ñ = 1 + [(λð1ρð1)/(λð2ρð2À)];
א=1+ 1/À; ï = 1
+ [ρð1/(ρð2À)];
β =1 + òð2[(r2/r1) – 1];
À=[3–6mp2+(9+12mp2–12m2p2)]0,5/4mp2 –
– ôóíêö³ÿ ÿêà âðàõîâóº âïëèâ ñêëàäó ïàðè íà òîâùèíó ïë³âêè êîíäåíñàòó.
Äèôóç³éíèé îï³ð ôîðìóëîþ (16.38) íå âðàõîâóºòüñÿ, òîìó ïðè íåâåëèêèõ øâèäêîñòÿõ êîíäåíñàö³¿ ïðîöåñè ïåðåíîñó â ïàðîâ³é ôàç³ âïëèâàþòü íà òåïëîâ³ääà÷ó.
Íà çàê³í÷åííÿ âàðòî çàóâàæèòè, ùî ïë³âêîâà ìîäåëü êîíäåíñàö³¿ ñóì³ø³ ïàð³â º ò³ëüêè ïåðøèì íàáëèæåííÿì äî îïèñó ïðîöåñó. Íå äèâëÿ÷èñü íà òå ùî ð³øåííÿ, îòðèìàí³ íà îñíîâ³ ïë³âêîâî¿ ìîäåë³, ó ðÿä³ âèïàäê³â íåïîãàíî îïèñóþòü äîñë³äí³ äàí³, àëå íåìຠÿñíîñò³ â ìåæàõ âèêîðèñòàííÿ ö³º¿ ìîäåë³.
Äëÿ òóðáóëåíòíî¿ òå÷³¿ ìåòîäè ðîçðàõóíêó ïðàêòè÷íî íå íàïðàöüîâàí³. Ó öüîìó âèïàäêó ïðèõîäèòüñÿ çâåðòàòèñÿ äî åìï³ðè÷íèõ ðåçóëüòàò³â.
16.3. Íåïë³âêîâå óòâîðåííÿ êîíäåíñàòó
Êîíäåíñàö³þ, ï³ä ÷àñ ÿêî¿ íà ïîâåðõí³ òåïëîîáì³íó îäíî÷àñíî ³ñíóº ÿê êðàïåëüí³, òàê ³ ïë³âêîâ³ óòâîðåííÿ êîíäåíñàòó, íàçèâàþòü ïë³âêîâîþ ÷è çì³øàíîþ. Î÷åâèäíî, ðîçãëÿíóòó â ïîïåðåäí³õ ðîçä³ëàõ ïë³âêîâó ³ êðàïåëüíó êîíäåíñàö³þ ìîæíà ââàæàòè ãðàíè÷íîþ á³ëüø çàãàëüíî¿ – çì³øàíî¿ êîíäåíñàö³¿.

Ðèñ.16.11. Çàëåæí³ñòü êîåô³ö³ºíòà òåïëîâ³ääà÷³ â³ä êîíöåíòðàö³¿ ëåãêîëåòêîãî êîìïîíåíòó ó ñóì³ø³: ™ – åòàíîë – âîäà; Î – àöåòîí – âîäà; £ – ³çîïðîïàíîë – âîäà; Ç – åòàíîë – âîäà
Íàâåäåìî äåÿê³ äàí³ ïî òåïëîîáì³íó ñóì³ø³ ïàð³â ð³äèí, ùî çì³øóþòüñÿ. Íà ðèñ.16.11 íàâåäåíà çàëåæí³ñòü â³äíîñíîãî êîåô³ö³ºíòà òåïëîâ³ääà÷³ â³ä êîíöåíòðàö³¿ ëåãêîëåòêîãî êîìïîíåíòó. Êîíäåíñàö³ÿ â³äáóâàëàñÿ íà ãîðèçîíòàëüí³é òðóá³. Äîñë³äí³ äàí³ êîåô³ö³ºíòà òåïëîâ³ääà÷³ ðîçðàõîâóâàëèñÿ ÿê
αäîñ = qc/(Tãð – Òñ).
Ç ðèñóíêà ñë³äóº, ùî êîåô³ö³ºíò òåïëîâ³ääà÷³ ïðîõîäèòü ÷åðåç ìàêñèìóì. Ïðè êîíöåíòðàö³ÿõ ëåãêîëåòêîãî êîìïîíåíòó òð1 ìåíøèõ çíà÷åííÿ òð1,ìàêñ, â³çóàëüíî ñïîñòåð³ãàºòüñÿ êðàïåëüíà ôîðìà óòâîðåííÿ êîíäåíñàòó. Ïðè öüîìó ³íòåíñèâí³ñòü òåïëîâ³ääà÷³ ìåíøà çà ðîçðàõîâàíó ïî ôîðìóëàì äëÿ êðàïåëüíî¿ êîíäåíñàö³¿ íà ã³äðîôîáíèõ ïîâåðõíÿõ.
Îñê³ëüêè äëÿ á³íàðíî¿ ñóì³ø³ ïîâåðõíåâèé íàòÿã
σ âèçíà÷àºòüñÿ ãîëîâíèì ÷èíîì ñêëàäîì êîíäåíñàòó, òî ÷èñëî ïîä³áíîñò³ Ïê ìîæíà ïðåäñòàâèòè òàê:
(16.42)
äå çì³íà
σ âèçíà÷àºòüñÿ çì³íîþ êîíöåíòðàö³¿.

Ðèñ.16.12. Òåïëîâ³ääà÷à ïðè êðàïåëüí³é êîíäåíñàö³¿ ñóì³ø³ ïàð³â íà îäèíè÷í³é ãîðèçîíòàëüí³é òðóá³, êîíöåíòðàö³ÿ ëåãêîëåòêîãî êîìïîíåíòó â ñóì³ø³ òï10, êã/êã: åòàíîë – âîäà: ™ – 0,04; ˜ – 0,12; Î – 0,32; � – 0,5; ³çîïðîïàíîë – âîäà: £ – 0,05; s –0,19; Ç – 0,32; àöåòîí – âîäà: p – 0,19; q – 0,36; r – 0,48
Íà ðèñ.16.12 íàâåäåí³ äîñë³äí³ äàí³ ïî êîíäåíñàö³¿ ñóì³ø³ åòàíîë – âîäà, ³çîïðîïàíîë – âîäà ³ àöåòîí – âîäà ó ðåæèìàõ ç êðàïåëüíèì óòâîðåííÿì êîíäåíñàòó (òð1 < òð1ìàêñ). Äîñë³äí³ äàí³ ç ïîõèáêîþ ±20% îïèñóþòüñÿ ð³âíÿííÿì:
(16.43)
äå

Äîñë³äí³ äàí³, íàâåäåí³ íà ðèñ.16.12, â³äïîâ³äàþòü íàñòóïíèì çì³íàì âèçíà÷àëüíèõ âåëè÷èí: Re* = (0,07...1,2)·10–2; Ïê = (0,2...6,0)·10–2; Prð = 2...8. Ô³çè÷í³ ïàðàìåòðè âèáèðàëèñÿ ïî Òãð.
Ïðè (òð1 < òð1ìàêñ)ãð. ñïîñòåð³ãàëîñÿ ï³äñèëåííÿ çëèòòÿ êðàïåëü ³ âèíèêíåííÿ ð³çíèõ çì³øàíèõ ðåæèì³â ñò³êàííÿ êîíäåíñàòó. Äëÿ ö³º¿ îáëàñò³ ï³ä³áðàíà åìï³ðè÷íà ôîðìóëà, ÿêà îïèñóº çíà÷åííÿ êîåô³ö³ºíòà òåïëîâ³ääà÷³ ç äîñòîâ³ðí³ñòþ ±15%:
(16.44)
äå d – ä³àìåòð òðóáè.
Ïðè îïðàöþâàíí³ äîñë³äíèõ äàíèõ çà îñíîâó áðàëàñÿ ôîðìóëà (16.24).
|