CONDENSACIÓN.
Se presenta
cuando un vapor
de preferencia saturado,
toma contacto con
una placa o superficie a una temperatura inferior a la
de saturación del vapor que le rodea.
Dependiendo de la forma como se
sitúa el líquido sobre la superficie, es posible reconocer las siguientes
formas de condensación:
a) Condensación de gotas: En este caso
el líquido no moja la superficie
y se forman pequeñas gotas que
descienden por la superficie de forma aleatoria.
En la condensación de gotas una gran parte de
la superficie está expuesta, directamente al vapor; no existiendo resistencia
de película y, en este caso, los coeficientes y flujos de transferencia de
calor pueden ser hasta 10 veces mayores que en la condensación de película.
b) Condensación de película: En
este caso el líquido moja completamente la superficie formando una
película de condensado
cuyo espesor aumenta
en la medida
que el líquido desciende.
Bajo cualquier circunstancia, se prefiere la
condensación de gotas a la fílmica o de película, pero es extremadamente
difícil mantenerla durante un tiempo prolongado.
En la
condensación de gotas
y, dependiendo de
los puntos de
nucleación es posible encontrar coeficientes convectivos en
el rango entre:
Coeficiente convectivo de película. Propuesta de Nusselt
Flujo másico de condensado a través de una posición x cualquiera.
La transferencia de calor en la
pared, en el área dx , es
El incremento de
flujo de condensado cuando
se pasa de x a x+dx,
se produce un incremento también
en el espesor de condensado desde δ a δ+, dδ luego
De 2° miembro se tiene:
.
Integrando con C.B. x = 0 y δ= 0, se obtiene:
El coeficiente de transferencia de calor se plantea:
El Nusselt local será:
El valor medio del coeficiente convectivo vale:
Rohsenow, presenta un análisis más detallado al desarrollo anterior en el que considera:
- Existencia de un perfil de temperaturas no lineal.
- Energía adicional para enfriar la película por debajo de la temperatura de saturación.
Ambos efectos son considerados en la expresión:
C = Calor específico del líquido
Las propiedades se evalúan a:
Con las
sustituciones anteriores, la
Ec.(100) puede utilizarse
en placas y
cilindros verticales en fluidos, con:
Para condensación
fílmica laminar sobre
tubos horizontales, Nusselt
obtuvo la expresión:
Condensación de gotas
Condensación fílmica por interior
cañería, CHATO propone:
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