Срыв конденсата

При взаимодействии потоков жидкостей различной плотности на поверхности раздела возникают волны. На это явление накладывается трение, приводит к ускорению жидкости потоком пара при их параллельном одновременном движении, а при встречной течения - к замедлению, а затем к обратной течения. При достижении определенной скорости начинается срыв и вынесения жидкости потоком газа или пара. Капли жидкости срываются с гребней и направляются с потоком газа или оседают на пленке. Если конденсат занимает значительную часть проходного сечения для случая конденсации в трубе, а скорость пара еще большая, возможно образование с последующим жидких пробок. Потеря устойчивости с последующим вынесением жидкости с поверхности пленки связанные с взаимодействием сил инерции, тяжести, поверхностного натяжения и трения. Раздражение поверхности раздела оказываются методами гидродинамики идеальной жидкости, то есть без учета сил вязкости и поверхностного натяжения. Названные сиди соответствующим образом трансформируют процесс.

При малых скоростях газа и малой толщине пленки наблюдается спокойное течение с гладкой поверхностью или медленными волнами малой амплитуды (области I и II). С увеличением скорости и толщины пленки сначала наблюдается переход к волновому движения (iii), а в дальнейшем отрыв и разрушение пленки (IV). При большой скорости газа и очень тонкой пленке может возникнуть разрыв пленки на отдельные струйки или капли (V), что зависит от параметров смачивания.

Согласно данным С.С.Кутателадзе стабильность структуры двухфазного потока определяется стойкостью элементов, образующих его. Фактором, разрушающим такой элемент, является динамическое напор фазы его омывает, а стабилизирующим фактором - давление, обусловленное поверхностным натяжением.

 

Часть жидкой пленки сохраняется на стенке даже при скорости газа, который значительно превышает скорость звука. При конденсации утончение пленки, вызванное волно образованием с последующим срывом, должно приводить к местному рост интенсивности теплообмена, если основным термическим сопротивлением является сопротивление пленки. Коэффициенты теплоотдачи должны расти, а толщина пленки должна возобновляться.

 

Капли движутся с парой, их затягивает. К ним приложена равнодействующая сила лобового сопротивления, которая зависит от режима омовения и формы капель. Имеет место скольжение, которое проявляется в разнице продольной скорости капель и средней расходной скорости пара. Ускорение капли приводит к эффекту "присоединенной массы". При движении в неоднородном поле продольной составляющей скорости пару капель приобретают вращательное движение, появляется подъемная сила (эффект Магнуса) - со стороны капли, где составляющая скорости вращения и поступательного скорости прилагаемых давление меньше.

Малые капли, размер которых меньше масштаба турбулентности, могут перемещаться под действием турбулентной диффузии. В совокупности очень мелких капель проявляется действие броуновского движения. Для крупных капель может быть актуальна и сила тяжести.

Капли могут иметь температуру меньшую температуры фазового перехода. В результате этого дополнительно происходит конденсация пара на каплях, проявляются реактивные силы. Кроме этого, сорваны капли находятся в поперечном потоке пара, которая движется по направлению к холодной стенке.

В зависимости от конкретных условий все эти факторы могут проявляться по-разному.

Сорванные капли имеют разные размеры и, как следствие, различные скорости. Крупные капли движутся вдоль потока медленнее. Капли имеют и боковое смещение, при этом скорость этого смещения зависит от размера капель. Вследствие сказанного, распределение капель по размерам может изменяться в объеме пары.

При сталкивание капли могут объединяться или отскакивать. Последнее очевидно более вероятно для мелких капель. Коагуляция может привести к образованию капель такого большого размера, что она снова распадется на более мелкие.

Таким образом, процесс движения ансамбля капель очень сложный. Изучение движения капель может стать предметом самостоятельного исследования.