3-6.1. Тепло- и влагообмен в процессе сушки

Тепло- и массообмен при испарении жидкости со свободной поверхности

Процессы переноса тепла и массы в пограничном слое при ламинарном обтекании поверхности жидкости являются взаимосвязанными процессами переноса. Поэтому их необходимо рассматривать во взаимосвязи. Системы уравнений пограничного слоя можно написать так:

уравнение непрерывности

уравнение количества движения

уравнение переноса массы

уравнение переноса тепла

где vx и vу — компоненты скорости движущегося влажного воздуха, омывающего поверхность жидкости соответственно вдоль поверхности л; и в направлении, перпендикулярном у; р10 — относительная концентрация пара в воздухе (р10 = р1/р); η — коэффициент вязкости влажного воздуха; р — давление; D12 — коэффициент диффузии пара в воздух; λ — коэффициент теплопроводности; ср — удельная изобарная теплоемкость. При этом предполагается, что жидкость несжимаема, эффектами термодиффузии и диффузионной теплопроводности пренебрегают. Можно внести и дальнейшие допущения. Будем считать теплофизические свойства жидкости (влажного воздуха) постоянными. Величиной диффузионного переноса энтальпии [последний член в уравнении (3-6-4)] тоже можно пренебречь. Тогда уравнения упрощаются и их можно написать так:

Индекс 12 у коэффициента диффузии опускаем. Граничные условия применительно к поставленной задаче можно написать так:

при у = 0

при у →∞

где vп— поперечная скорость у поверхности жидкости, равная скорости стефановского потока, обусловленная тем, что поверхность жидкости является непроницаемой для воздуха. Индекс «п» обозначает поверхность, а индекс «с» — окружающую среду.