Для стационарной одномерной задачи теплопередачи (неосложненной массопереносом) между двумя средами, разделенными стенкой, можно определить тепловой поток, не прибегая к предварительному определению температур промежуточных слоев.

Коэффициент К называется коэффициентом теплопередачи, а сам процесс теплообмена жидкостей, разделенных стенкой, является процессом теплопередачи. Подчеркнем, что понятие коэффициента теплопередачи вытекает из одномерной стационарной модели при одномерном распределении температур в разделяющих стенках. Во всех других случаях использование понятия коэффициента теплопередачи требует специальных разъяснений. Аналогичные выкладки могут быть сделаны для стационарной задачи массопередачи (неосложненной тепло-переносом) через влагопроводящую разделительную стенку за счет разности в.

Взаимное влияние тепло- и массообмена. В УКВ процессы теплообмена часто сопровождаются выпадением конденсата на поверхности теплообменника, либо испарением на ней жидкости. Для получения соотношения между теплообменом и массообме-ном (число Льюиса) удобно воспользоваться сопоставлением закона Ньютона с аналогией Рейнольдса, которая была предложена для отыскания подобия между теплообменом и трением в турбулентном потоке жидкости.

Последняя запись есть соотношение Льюиса. Из этого соотношения следует вывод о том, что для случая, когда обменные процессы полностью определяются молярным переносом масс
влажного воздуха, соотношение Льюиса справедливо независимо от прочих условий протекания процесса.

Все сказанное справедливо, подчеркнем это еще раз, только если перенос тепла и влаги определяется молярным переносом и молекулярными обменами можно пренебречь. Обычно именно такие режимы наблюдаются в УКВ.

Для того чтобы дать количественную оценку совместного молярного и молекулярного переноса, воспользуемся предложением Прандтля, который, как известно из теории тепломассооб­мена [25], развил аналогию Рейнольдса введением эффектов молекулярного переноса в пограничных слоях.

В воздухе и в воде около границы раздела — поверхности воды формируются пограничные слои. В воздухе пограничные эффекты проявляются сильнее, в воде они выражены менее четко. Картина тепломассопереноса оказывается такой, что по мере удаления от поверхности постепенно происходит переход от молекулярного к молярному, турбулентному обмену. В противовес рассмотренному чисто молярному переносу разберем второй крайний случай, когда процессы обмена полностью определяются только молекулярным переносом. Такое положение может наблюдаться при малых скорости и интенсивности обмена, когда течение вдоль поверхности является строго параллельно-струйным (течение Куэтта).

Для условий сухого теплообмена снас = св, Ki = K и уравнение (III.42) преобразуется к виду (III.16).

Особенности тепло- и массопередачи в аппаратах с оребрен-ными поверхностями. В системах кондиционирования широко применяют оребренные теплообменники. Поверхности теплообменников оребривают со стороны потока, где коэффициент теплообмена меньше. В воздухожидкостных теплообменниках оребрение, как правило, делают со стороны воздушного потока. Если тепловой поток направлен от ребра к воздуху, то температура уменьшается от основания tv.0 вдоль ребра ^Р.0>^>; если тепловой поток направлен от воздуха к ребру, то температура tv возрастает вдоль ребра к его основанию tv.0 При теплопроводности материала ребра ^р->оо |[см. формулу (II 1.43) J т)р стремится к единице.

Теория теплопроводности ребра достаточно хорошо разработана и известна из курса строительной теплофизики i[3], поэтому ограничимся рассмотрением работы ребра в условиях совместно протекающих процессов тепло- и массопереноса, когда на поверхности ребра имеется пленка жидкости.

Уравнение теплопередачи ребра в этом случав аналогично уравнению теплопроводности ребра в условиях сухого теплообмена. Различие состоит лишь в том, что функцию температуры ребра выполняет энтальпия /р. Кроме того, параметрический коэффициент т включает в себя отношение теплоемкости воздуха на линии насыщения сНас к теплоемкости воздуха св, которое для случая сухого теплообмена оказывается равным 1.

Поэтому приводимые в литературе |[6] зависимости эффективности ребер различной геометрической конфигурации от параметра т и высоты ребра I могут использоваться также и для расчета эффективности ребер в условиях совместно протекающих процессов тепло- и массопереноса. Параметр т = т1 при этом следует определять по формуле (111.44). Некоторые данные по эффективности ребер разной геометрической конфигурации в зависимости от mil приведены на рис. III.3. Для совместно протекающих процессов тепло- и массопереноса поток полного тепла к наружной поверхности ребра возрастает за счет массообмена. Поэтому эффективность ребер при совместно протекающих процессах тепло- и массопереноса оказывается ниже, чем при теплообмене. Формально это учитывается тем обстоятельством что тг/т = сНас/Св^1, а с увеличением т термическая эффективность ребер уменьшается.