Режимы течения конденсата в пленке

При течении конденсата вблизи поверхности в поле сил тяжести возможны ламинарный, переходный и турбулентный режимы. Переход от одного режима к другому зависит от критерия Рейнольдса:

(10.8)

где - средняя по толщине пленки скорость течения конденсата, d - толщина пленки в сечении х, n_ж, (м²/с) – коэффициент кинетической вязкости конденсата.

При Re £ Re_кр1 течение конденсата в пленке полагается ламинарным, в диапазоне Re_кр1 £ Re £ Re_кр2 режим течения переходный, наблюдается волновая структура поверхности, «перемещаемость» зон турбулентности и областей ламинарного течения. При Re > Re_кр2 течение турбулентное. Пренебрегая особенностями переходного режима, полагают, что переход из ламинарного режима к турбулентному, в пленке конденсата, происходит при числе Re= Re_кр, которое находится в диапазоне Re_кр=60–500. При конденсации пара на вертикальной стенке принимают в частности Re_кр» 400.

Случайные возмущения потока приводят к появлению волн на поверхности конденсатной пленки. Это явление определяется балансом сил поверхностного натяжения, вязкости, инерции и сил тяжести. Максимальная скорость наблюдается на вершине волны. При малых числах Re_кр1£Re£Re_волн, возникающие в конденсате возмущения сносятся вниз по потоку и устойчивой волновой структуры пленки не образуется. При Re_волн£Re£Re_кр2 наблюдается устойчивый волновой режим. Для пленки конденсата, стекающей по вертикальной поверхности под действием силы тяжести, используют следующую формулу:

(10.9)

В частности, при конденсации водяного пара, при температуре Т_с = 288 К, Re_волн» 5.0.

При тщательном устранении возмущений, в экспериментах установлена возможность перехода течения пленки из ламинарного в турбулентный режим, минуя режим с волновой структурой поверхности стекающей пленки конденсата.