9-4.4. Соотношение коэффициентов массообмена

Остановимся более подробно на теплообмене при испарении (сублимации) нафталина. Из рис. 9-14 видно, что коэффициент а с понижением давления от 742 до 140 мм рт. ст. (lg Ρ = 2,6) уменьшается от 2,5 до 0,8 ккал/м2 •ч •град, затем увеличивается и при давлении 0,5 мм рт. ст. достигает максимума (α = 6,3 ккал/м2•ч•град). При дальнейшем понижении давления коэффициент теплообмена уменьшается, достигая при давлении 0,1 мм рт. ст. величины 1,4 ккал/м2•ч•град. На том же рис. 9-14 показано изменение коэффициента теплообмена, рассчитанного по формуле

Из рис. 9-14 видно, что для случая чистого теплообмена с понижением давления коэффициент α0 непрерывно уменьшается от 3,4 до 0,3 ккал/м2•ч•град.

Отсюда следует, что в интервале давления от 10 до 0,1 мм рт. ст. коэффициент теплообмена а больше коэффициента теплообмена α0. При давлении 0,5 мм рт. ст. отношение α/α0 = 10,6. Это объясняется по схеме А. А. Гухмана следующим образом. При испарении из твердого состояния в среду с давлением порядка 10—0,1 мм рт.ст. объем вещества увеличивается в 104—106 раз. Масса пара, занимающая этот огромный объем (по отношению к образцу), отрывается от поверхности и проникает в окружающую среду. Испарение происходит не равномерно со всей поверхности, а в виде струй, вырывающихся из многих дискретно расположенных центров (очагов) испарения. Теория дискретного испарения подтверждается тем, что при сублимации льда в вакууме поверхностный слой льда становится пористым. Эти струи энергично вторгаются в окружающую среду, вызывая в ней сильные возмущения. Возникает очень сложное неупорядоченное движение, связанное с возникновением циркуляционных течений большой кратности, например для нафталина n= 34.