freakpp057

112

112

gdzie: q_s -

qx -

gęstość strumienia ciepła odebranego od otoczenia przez naftalen

w procesie sublimacji i uniesionego wraz z jego parami, W/m², gęstość strumienia ciepła doprowadzanego do powierzchni naftalenu przez konwekcję, W/m²,

gęstość strumienia ciepła doprowadzonego do powierzchni naftalenu z głębi modelu poprzez przewodzenie, W/m².

Rys. 6.1. Schemat wymiany ciepła na powierzchni sublimującego naftalenu

Gęstość strumienia ciepła odebranego od otoczenia przez naftalen w procesie sublimacji można określić z zależności:

q_s=——Ahs-YN    (6.14)

Aty

gdz e Ah_s__{v N} - entalpia sublimacji naftalenu, kJ/kg.

Stosując równanie Clausiusa-Clapeyrona i (6.11), można ustalić zależność na entalpię sublimacji naftalenu w postaci:

Ahg_v n = 888 — 1,10 T_w    (6.15)

Zależność ta jest słuszna dla zakresu temperatury 273-313 K, a błąd względny obliczonej wartości wynosi ±4%.

Gęstość strumienia ciepła doprowadzanego do powierzchni naftalenu przez konwekcję jest określona równaniem Newtona:

q₀=a(T_f-T_w)    (6.16)

gdzie temperatura powietrza przepływającego nad naftalenem T_f, dzięki stabilizacji termicznej, jest stała i równa temperaturze początkowej Tj.

Gęstość strumienia ciepła doprowadzonego do powierzchni naftalenu poprzez przewodzenie jest zdefiniowana równaniem Fouriera:

(6.17)

gdzie:    - współczynnik przewodzenia ciepła naftalenu, W/(m-K),

T$_n - temperatura naftalenu, K.

W praktyce do określenia spadku temperatury na powierzchni naftalenu w technice sublimacji naftalenu jest stosowana zależność (6.13). Oznacza to, że pomija się strumień ciepła dopływającego do powierzchni naftalenu z głębi modelu przez przewodzenie. Zawsze pomija się dodatkowo przewodzenie ciepła powodowane przez rozkład temperatury na powierzchni modelu. Spadek temperatury obliczany w ten sposób jest większy (szacunkowo, w zależności od warunków pomiaru, o 20-50%) niż występujący w rzeczywistości. Uwzględnienie przewodzenia ciepła prowadzi do znacznej komplikacji procesu określania spadku temperatury oraz powoduje konieczność stosowania niepewnych danych materiałowych. W związku z tym zwiększenie dokładności, jakie można by uzyskać, byłoby wątpliwe co do osiąganych rezultatów oraz ze względu na ich koszt.

Podstawienie zależności (6.16) i (6.14) do (6.13), a następnie zależności (6.1) i (6.8) daje:

(6.18)

Na podstawie analogii wymiany ciepła i masy otrzymuje się z równań (5.8)-(5.10) zależność:

(6.19)

gdzie c_{p A}- ciepło właściwe powietrza przy stałym ciśnieniu, 1005 J/(kg K) dla 20°C [13].

Po podstawieniu równania (6.19) do (6.18) i uwzględnieniu, że przy powierzchni naftalenu p_A = ———, otrzymuje się: