3-6.4. Гипотеза о полном подобии полей концентрации и температур над поверхностью испарения

На рис. 3-25 приведена кривая распределения давления пара в пограничном слое, взятая нами из работы Н. Ф. Докучаева [Л. 14]. Из рис. 3-25 видно, что только вблизи поверхности испарения имеет место линейный закон распределения давления пара, а дальше прямая переходит в кривую. Пользуясь этой кривой, можно легко определить условную толщину пограничного слоя. Для этого продолжим данную нам прямую до пересечения с вертикальной прямой, соответствующей давлению пара в окружающей среде. Точно такие же кривые получаются и для распределения температуры (рис. 3-25), По этим кривым мы можем определить критерии Nu и Num с помощью следующих важных формул:

где δt и δр — условные толщины пограничного слоя для полей температур и давлений (рис. 3-25). Согласно экспериментальным данным Н. Ф. Докучаева [Л. 12] критерий Num больше теплообменного критерия Nu (δр<δt) примерно на 25%. Это соотношение сохраняется только в узкой области относительной влажности φ от 40 до 60%, когда критерий Rе меняется от З•103 до З•104. Опыты А. В. Нестеренко [Л. 54] показали, что с увеличением ф отношение Num/Nu уменьшается, приближаясь к единице при φ = 100%. Изменение отношения с относительной влажностью воздуха объясняется отсутствием подобия полей концентраций и температур. На рис. 3-26 приведены кривые распределения температуры и концентрации в пограничном слое, вычисленные в безразмерных величинах:

Из рис. 3-26 видно, что между кривыми р* и t* подобия нет. Расхождение между ними наблюдается не только при испарении жидкости, когда ее температура tм ниже температуры окружающей среды tc, но и для противоположного случая, когда tм>tc. когда жидкость непосредственно нагревается источниками тепла.