Теплообменные аппараты

Между локальными значениями этих величин существует взаимосвязь, установленная В. Льюисом
Данное соотношение указывает на подобие процессов тепло- и массообмена, протекающих в теплообменных аппаратах, и вопрос о его справедливости до настоящего времени привлекает внимание многих исследователей. При анализе этого вопроса следует иметь в виду, что речь может идти как об аналогии в локальном смысле, когда подобие процессов переноса рассматривается на элементарном участке контактной поверхности, так и об аналогии в интегральном смысле, т.е. о соблюдении соотношения Льюиса для аппарата в целом.

Отметим, что наличие аналогии в интегральном смысле позволило бы свести эксперименты к изучению лишь одного процесса, например переноса теплоты, и тем самым значительно упростить проведение экспериментов и уменьшить их объем. Существование аналогии в локальном смысле дает возможность уточнить физическую картину протекания процессов переноса и облегчить построение математических моделей при теоретических методах исследования. Указанное соотношение является частным случаем более общего соотношения при условии, что число Льюиса Le =1, которое, в свою очередь, вытекает из равенства выражений и числовых коэффициентов для чисел Nu и NuD, если критерии Рг - PrD =1.

Для раздельно протекающих процессов тепло- и массообмена последнее условие является одним из основных для существования аналогии в случае вынужденного движения. При турбулентном режиме течения коэффициенты кинематической вязкости, теплопроводности и диффузии определяются механизмами молярного переноса. В этом случае, несмотря на то, что величины указанных коэффициентов существенно меняются в пределах потока, турбулентные аналоги чисел Рг и PrD равны и не зависят от свойств среды, т.е. Рг = PrD.
При ламинарном режиме течения, когда имеет место молекулярный перенос, величины Рг и PrD зависят от значений Л и D рассматриваемой среды.