879无规填料表面蒸发-空气与球状液滴传质计算

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近似认为空⽓与球状液滴的传质过程与传热过程相似来计算传质过程。雷诺数Re=ud/vf式中：

Re为雷诺数，⽆因次；

u为空⽓与液滴的相对速度，m/s；d为液滴直径，m；vf为空⽓运动黏度，m2/s；舍伍德数Sh=amd/D式中：

Sh为舍伍德数，⽆因次；

am为空⽓与液滴之间的对流传质系数，m/s；d为液滴直径，m；

D为⽔蒸⽓在空⽓中的质扩散系数，m2/s；质扩散系数估算⽅程为：

D=(0.0009218/p)*(T2.5/(T+245))式中：

p为湿空⽓压⼒，Pa；T为湿空⽓温度，K。施密特数Sc=vf/D式中：

Sc为施密特数，⽆因次；vf为空⽓运动黏度，m2/s；

D为⽔蒸⽓在空⽓中的质扩散系数，m2/s。计算⽅程

雷诺数（Re）在3.5~76000之间时，计算⽅程如下。Sh=2+(0.4Re0.5+0.06Re0.67)Sc0.4式中：

Sh为舍伍德数，⽆因次；

Re为雷诺数，⽆因次；Sc为施密特数，⽆因次；计算⽰例

液滴直径0.0035 m，数量3000个，温度50℃；湿空⽓温度40℃，湿空⽓相对湿度0.5，空⽓与液滴的相对流速0.5m/s。40℃时空⽓的运动黏度：vf=16.96*10-6m2/s雷诺数为：

Re=0.5*0.0035/(16.96*10-6)=10340℃时⽔蒸⽓在空⽓的质扩散系数数：D=(0.0009218/101325)*(3132.5/(313+245))=1598/56539350=0.283*10-4m2/s施密特数：

Sc=(16.96*10-6)/(0.283*10-4)=0.6舍伍德数：

Sh=2+(0.4*1030.5+0.06*1030.67)*0.60.4=2+(4.06+1.34)*0.815=6.40

空⽓与液滴的换热系数：am=DSh/d

=0.283*10-4*6.40/0.0035=0.0517m/s液滴总表⾯积：A=3000*3.14*0.00352=0.115m2

50℃时液滴表⾯⽔蒸⽓压⼒：12340Pa

40℃、相对湿度0.5时湿空⽓中⽔蒸⽓分压⼒：7378*0.5=3689Pa空⽓与液滴传质量：M=18amA(pH-pL)/(RT)

=18*0.0517*0.115*(12340-3689)/(8.314*313)=0.107*8651/2602=0.356g/s

上述参数时多⾯球填料表⾯蒸发时的有效热负荷：Q1=0.35*(3012-628)=834W

⽆效热负荷（空⽓与液滴的换热量，计算过程请参见第877篇）：Q2=61W热效率约：

CHE=834/(834+61)=0.93