Успевайте заказать остекление

ПО СТАРЫМ ЦЕНАМ!!!

Демонтаж старого балкона - бесплатно!

Конденсат на балконе после утепления


Что делать с конденсатом на балконе

Автор Мастер На чтение 8 мин. Просмотров 13

Образование конденсата на балконе – одна из самых распространенных проблем как в многоэтажках старого фонда, так и в недавно отстроенных жилых комплексах. Чаще всего жильцы квартир не обращают на данное явление внимания, пока не начнут пользоваться балконом или лоджией постоянно. Но присоединяя это дополнительное пространство к комнате или организуя на нем зону отдыха, кабинет, домашний цветник, с конденсатом на поверхности стен или окон все равно придется бороться, поскольку он может значительно испортить микроклимат в квартире. Поговорим о том, в чем причины образования конденсата на балконе и как от него избавиться.

Содержание:

  1. Что такое конденсат и его разновидности
  2. Причины образования конденсата на балконе
  3. Способы борьбы
  4. Советы и рекомендации

Что такое конденсат и его разновидности

Конденсат – это пар, скапливающийся на различных поверхностях и преобразующийся в капельки воды либо другой жидкости. Образуется конденсат из-за разницы температур внутри и снаружи помещения либо из-за повышенной влажности.

Если температура воздуха остается высокой в любое время суток, например, летом, конденсат будет практически незаметен. Осенью капли влаги оседают на поверхностях преимущественно по ночам, а вот зимой это явление можно заметить в любое время.

Таким образом, можно выделить два типа конденсата по времени года:

  1. Демисезонный, появляющийся лишь по ночам;
  2. Зимний, образующийся в любое время суток.

Помимо этого конденсат различается по типу поверхности, на которой образуется:

  1. На стеклах;
  2. На стенах и потолке;
  3. На козырьке крыши.

Зимой конденсат на стеклах превращается в лед, из-за чего очень часто выходят из строя системы створок на окнах. А вот влага на стенах или потолке балкона может привести к появлению плесени и грибка, что тоже может стать огромной проблемой.

Каждый из этих типов конденсата появляется по различным причинам, соответственно, бороться с ними нужно по-разному.

Выявляем причины образования конденсата на балконе

Прежде чем начинать борьбу с таким явлением, как конденсат, необходимо узнать, по какой причине он появляется на вашем балконе. Здесь существует несколько вариантов:

  • Чаще всего это происходит тогда, когда балкон хорошо изолирован, но не отапливается. Открывая дверь, теплый воздух из квартиры проникает в застекленное пространство, из-за чего на стеклах и образуется конденсат;
  • Еще один вариант – плохая изоляция балкона, отсутствие утепления. Здесь пар образуется из-за так называемых «мостов холода» между балконом и улицей;
  • Некачественно проведенные работы по остеклению балкона;
  • Нарушенная вентиляция помещения;
  • Повышение уровня влажности на балконе или лоджии может быть спровоцировано наличием открытых емкостей с водой, например, для полива цветов, либо большого количества постоянно поливаемых растений.

Если причина образования пара кроется в разнице температур или повышенной влажности помещения из-за бытовых нюансов, справиться с конденсатом очень легко. Но попробуем разобраться, как исправить остальные проблемы, связанные с этим явлением.

Способы борьбы с конденсатом на балконе

Как уже было сказано выше, причины образования излишков пара в помещении могут быть самыми разными, и от этого будет зависеть, каким способом их устранять. Выявим самые оптимальные решения такой проблемы, как образование конденсата на балконе.

Утеплить балкон снаружи

Заделываем щели

Самый верный способ избежать образования конденсата на поверхностях стен или потолка балкона – тщательно изолировать его швы и стыки, а также утеплить снаружи.

Из материалов для этой цели лучше всего подойдут пенопласт, пеноплекс либо жидкий утеплитель. Сверху слоя теплоизоляции должен располагаться отделочный материал.

Проблема конденсата не успеет появиться на утепленном таким образом балконе из-за того, что стены его не будут промерзать при низких температурах, а значит, теплый воздух квартиры не будет контактировать с холодными поверхностями. Заделка щелей и стыков позволит избежать попадания лишней влаги и сквозняков. Поэтому и стены, и потолок, и окна всегда будут сухими.

Утеплить балкон изнутри

Утепление балкона – одна из первостепенных задач во время его благоустройства. И для того, чтобы на поверхностях застекленного помещения не образовывался конденсат, проводить утепление необходимо с одновременной гидро- и пароизоляцией.

Для упрощения работы можно использовать такие распространенные утеплители, как:

  • Пенофол с фольгированным слоем;
  • Пенопласт с прослойкой пленки или пергаментной бумаги;
  • Минвата с дополнительной пароизоляцией.

Используя различные фольгированные утеплители либо плотные материалы для гидроизоляции балкона или лоджии, нельзя забывать и о вентиляции, поскольку помещение должно «дышать».

Утепление балкона пенофолом

Что делать, если конденсат образуется и после утепления балкона? В таком случае необходимо тщательно проверить все нюансы проведения утеплительных работ и выявить ошибки. Чаще всего они связаны именно с недостаточной паро- и гидроизоляцией. Нужно учитывать, что пароизоляционный слой должен быть размещен с обеих сторон утеплителя.

Еще один вариант – позаботиться об отоплении балкона или лоджии. Он подойдет тем, кто собирается использовать это помещение как жилое.

Переостеклить балкон

Деревянные и алюминиевые оконные конструкции в зимнее время года часто промерзают, что приводит не только к образованию конденсата на стеклах, но и невозможности проветрить помещение.

Самый оптимальный вариант остекления в таком случае – пластиковые окна. Материал, из которого изготавливаются рамы, не промерзает, а конструкция позволяет создать идеально герметичное соединение деталей. Плюс к этому – возможность установить многокамерные стеклопакеты с дополнительной гидроизоляцией.

Приобрести осушитель воздуха

Специальный осушитель для дома

Для жилых помещений существуют бытовые осушители воздуха. Принцип их работы основан на самом процессе конденсации пара – если влаги слишком много, она начнет оседать на прохладной поверхности.

Существуют различные типы осушителей в зависимости от эффективности. Бытовые, как правило, способны за сутки справиться с 10-100 литрами влаги в помещении.

 

В чем плюсы этого прибора:

  1. Осушители имеют специальные датчики, фиксирующие и показывающие влажность воздуха;
  2. Многие модели оснащены таймерами, сенсорными панелями и возможностью дистанционного управления, что значительно упрощает пользование ими;
  3. Осушители достаточно эффективно справляются с проблемой конденсации пара на балконе в любое время года.

Пользуясь осушителем, важно не перестараться и не «пересушить» воздух в помещении – это тоже может создать неблагоприятную атмосферу.

 Установить кондиционер

Один из самых популярных в недавнее время вариантов. Но при установке и настройке такой системы важно учитывать множество факторов, иначе ситуация с конденсатом станет еще хуже.

Если же проблема скопления лишней влаги появилась в то время, как кондиционер уже установлен, можно предпринять следующее:

  1. Проверить наличие и исправность давления конденсации;
  2. Исключить возможность промерзания выходящей на улицу трубки;
  3. Проверить состояние трубок и вентилей.

В некоторых случаях вместо кондиционера проще установить сплит-систему с полным контролем микроклимата помещения. Но такие системы имеют достаточно высокую цену, и их установка оправдана лишь в том случае, если балкон или лоджия имеют большую площадь и используются постоянно в качестве жилого помещения.

Практические советы и рекомендации

Приведем несколько советов и рекомендаций на тему образования конденсата на балконе и лоджии, которые были не раз проверены на практике:

  • При ремонте важно тщательно провести подготовительные работы, а именно заделать герметиком любые стыки, швы и трещины в плите и перекрытиях, обработать поверхности специальными составами (антигрибковыми, гидроизолирующими и т.д.). При этом использовать шпаклевку для заделки швов не рекомендуется, поскольку она пропускает холод и влагу;
  • Если вы заметили конденсат внутри стеклопакетов на пластиковых окнах, следует обратиться в компанию, которая производила установку окон и заменить их. Данное явление связано исключительно с браком либо неправильной установкой;
  • Установка радиатора отопления на балконе тоже имеет свои нюансы. Например, широкий подоконник не должен закрывать батарею, поскольку эффективности при запотевании стекол в таком случае не будет, и конденсат все равно будет образовываться;
  • Самый простой способ борьбы с конденсатом – проветривание. Если каждый день хотя бы дважды по 10-15 минут открывать форточку или окно, влага в помещении будет высыхать быстрее;
  • Для романтичных особ подойдет такой способ: зажечь на балконе свечи. Пламя быстро высушит всю влагу, к тому же, можно использовать ароматические свечи, которые создадут неповторимую атмосферу и настроят жителей квартиры на отдых;
  • Еще один способ избавиться от проблемы скопления на стеклах влаги – обработать их специальными химическими составами. Но такое решение окажется одним из самых дорогостоящих, помимо этого оно не подойдет для аллергиков.

Таким образом, справиться с данной проблемой возможно как самостоятельно, так и прибегнув к помощи специалистов или специальной техники. Какой способ выбрать – зависит только от причин возникновения конденсата, ваших финансовых возможностей и целей использования балкона или лоджии.

Если вы не знаете чем утеплить свой балкон, посмотрите полезное видео:

ПолезноБесполезно

Вычислительное исследование конденсации жидкой пленки при наличии неконденсируемого газа в вертикальной трубе

1. Введение

Спрос на поставку пресной воды растет из-за экономического развития и быстрого роста населения. При ограниченных ресурсах пресной воды опреснение морской и солоноватой воды дает возможность удовлетворить растущие потребности в воде во всем мире. Как правило, обратный осмос занимает большую часть мирового рынка по сравнению с технологиями термического опреснения.Следовательно, необходимость улучшения тепловых процессов, которые основаны на явлении фазового перехода при испарении и конденсации, продолжает вызывать повышенный интерес. Конденсация на охлаждающих поверхностях является явлением, имеющим большое значение в химической промышленности, холодильной технике, теплообменниках и опреснительных установках, включая термическое опреснение.

Механизм конденсации можно классифицировать по разным параметрам: геометрические конфигурации, такие как трубка, канал, внутренний, внешний, горизонтальный или вертикальный; разновидности текучей среды, такие как пар, хладагент или смесь с присутствием неконденсируемого газа; явления конденсации в виде пленки, капель или тумана; и режимы течения как ламинарные, так и турбулентные.Со времени первого анализа, проведенного Нуссельтом [1] для конденсации пленки на вертикальной пластине, было проведено множество исследований по улучшению моделирования конденсации пленки и внесению вклада в понимание этого сложного явления. Лебедев и др. В [2] экспериментально проведено совместное исследование тепломассопереноса от водяного пара на плоской пластине. Они наблюдали усиление теплопередачи конденсации с увеличением относительной влажности на входе. Добран и Торсен [3] исследовали ламинарную пленочную конденсацию насыщенного пара внутри вертикальной трубы.Они обнаружили, что механизм конденсации определяется отношением вязкости пара к жидкости, отношением числа Фруда к числу Рейнольдса, числом переохлаждения и числом Прандтля жидкости. Siow et al. В [4, 5] проведено численное исследование конденсации ламинарной пленки с наличием неконденсируемого газа в горизонтальных, а затем и в вертикальных каналах. Они проанализировали влияние числа Рейнольдса на входе, давления на входе и разницы температур между входом и стенкой на механизм конденсации.Изучали также конденсацию жидкой пленки из паровоздушных смесей внутри вертикального канала. Результаты показывают, что более высокая концентрация неконденсируемого газа вызвала существенное уменьшение местного числа Нуссельта, градиента давления и толщины пленки. Belhadj et al. [6] провели численный анализ для улучшения процесса конденсации водяного пара внутри вертикального канала. Их результаты показывают, что явление фазового перехода чувствительно к температуре жидкой пленки на входе.Для разных значений параметров системы на входе в трубу Dharma et al. [7] оценили на основе численного исследования локальные и средние значения числа Нуссельта, перепада давления, числа Рейнольдса конденсата и температуры границы раздела газ-жидкость. Ли и Ким [8] провели экспериментальные и аналитические исследования для анализа влияния неконденсирующегося газа (азота) на конденсацию водяного пара вдоль вертикальной трубы малого диаметра. Результаты экспериментов показывают, что коэффициенты теплопередачи становятся важными при высоком потоке пара на входе и снижении массовой доли азота.Кроме того, авторы разработали новое соотношение для оценки коэффициента теплопередачи независимо от диаметра трубки конденсатора. Небулони и Том [9] разработали численную и теоретическую модель для предсказания конденсации ламинарной пленки внутри каналов различной формы. Они показали, что форма канала сильно влияет на общие тепловые характеристики. Чантана и Кумар [10] экспериментально и теоретически исследовали характеристики теплопередачи пара и воздуха при конденсации внутри вертикальной трубы.Они заметили, что более высокое число Рейнольдса и массовая доля пара улучшают процесс конденсации. Дахикар и др. [11] провели экспериментальные и CFD-исследования в случае конденсации пленки падающим вниз паром внутри вертикальной трубы. Они обнаружили, что больший межфазный сдвиг влияет на передачу импульса из-за большого градиента скорости, особенно на границе раздела газ-жидкость. Merouani et al. В [12] проведен численный анализ при конденсации парогазовых смесей между двумя соосными цилиндрами.Они заметили, что более высокая концентрация пара на входе и молярная масса неконденсируемого газа увеличивает тепловой поток на внутренней стенке. Qiujie et al. [13] представили численное исследование паровоздушной конденсации на изотермической вертикальной пластине с использованием метода объема жидкости (VOF). Их результаты показывают, что изменение массовой доли неконденсируемого газа напрямую влияет на конденсацию жидкой пленки, а затем на теплопередачу.

В установке термического опреснения конденсатор используется для получения пресной воды из источников соленой воды.Фактически, для усиления процесса конденсации с присутствием неконденсируемого газа в процессах термического опреснения морской воды было проведено множество исследований. Семиат и Гальперин [14] на основе конденсации пара обнаружили, что даже небольшая массовая доля воздуха снижает коэффициент теплопередачи в опреснительной установке морской воды. Аль-Шаммари и др. [15] показали из экспериментального исследования, что неконденсирующийся газ отрицательно влияет на теплопередачу. Экспериментальное исследование роли неконденсирующихся газов в конденсации пара внутри слегка наклонных труб было представлено Caruso et al.[16]. Эксперименты проводились при следующих условиях: внутренний диаметр трубки 12,6 и 26,8 мм, наклон трубки 7 °, массовая доля неконденсируемого газа от 5 до 42% и насыщенный пар при атмосферном давлении. Под действием силы тяжести конденсат собирается в основном в нижней части трубы. Они также разработали корреляцию для расчета локального коэффициента теплопередачи при конденсации. Hassaninejadfarahani et al. [17] численно исследовали конденсацию жидкой пленки с большим количеством неконденсируемого газа внутри вертикальной трубы.Они исследовали влияние изменения массовой доли воздуха на входе, относительной влажности на входе, числа Рейнольдса на входе и радиуса трубы на одновременный тепломассоперенос во время конденсации. Недавно Charef et al. [18] исследовали процесс конденсации водяного пара и воздуха в пленку жидкости внутри вертикальной трубы при двух различных граничных условиях: наложенной температуре и наложенном тепловом потоке. Результаты показали лучший процесс конденсации при наложенном тепловом потоке. Было обнаружено, что наличие неконденсируемого газа отрицательно влияет на эффективность системы.

Целью данного исследования является численная разработка и исследование проблемы конденсации водяного пара в присутствии неконденсируемого газа в вертикальной трубе. Чтобы повысить эффективность конденсации пара в процессе опреснения, особое внимание уделяется изучению влияния геометрии трубы и условий на входе на процесс конденсации. Далее мы представляем исследуемую проблему, численный метод и основные результаты.

2.Математическая модель

2.1. Физическая модель и допущения

Рассматриваемая геометрия представляет собой вертикальную трубу длиной L и радиусом R (Рисунок 1). Стенка трубки подвергается постоянной температуре. Смесь водяного пара и неконденсируемого газа поступает в трубку с равномерной скоростью u0 , массовой долей пара w0 , температурой T0 и давлением P0 . Пар конденсируется и образует жидкую пленку по мере того, как смесь течет вниз.

Рисунок 1.

Геометрия задачи.

Для математической постановки задачи предполагалось, что поток газа является ламинарным, несжимаемым и двумерным. Паровая и жидкая фазы находятся в термодинамическом равновесии на границе раздела. Кроме того, вязкая диссипация и другие вторичные эффекты незначительны, и влажный воздух считается идеальным газом.

2.2. Математическая формулировка

Принимая во внимание упомянутые предположения, основные уравнения сохранения массы, импульса и энергии, соответственно, в жидкой области записываются как

∂∂xρLuL + 1r∂∂rrρLvL = 0E1

∂∂xρLuLuL + 1r∂∂rrρLvLuL = −dpdx + 1r∂∂rrμL∂uL∂r + ρLgE2

∂∂xρLuLCp, LTL + 1r∂∂rrρLvLCp, LTL = 1r∂∂rrλL∂TL∂rE3

. Уравнения импульса, энергии и диффузии для газовой фазы записываются следующим образом:

∂∂xρGuG + 1r∂∂rrρGvG = 0E4

∂∂xρGuGuG + 1r∂∂rrρGvGuG = −dpdx + 1r∂∂rrμG∂uG∂r + ρGgE5

∂∂xρGuGCp, GTG + 1r∂∂rrρGvGCp, GTG = 1r∂∂rrλG∂TG∂rE6

∂∂xρGuGw + 1r∂∂rrρGvGw = 1r∂∂rr14E7∂w5.3. Граничные и межфазные условия

Основные уравнения подчиняются следующим граничным условиям:

uG = u0; TG = T0; PG = P0; wG = w0E8

vG = 0; ∂uG∂r = ∂TG∂ r = ∂w∂r = 0E9

uL = vL = 0; TL = TWE10

Непрерывность скорости и температуры:

uIx = uG, I = uL, I; TIx = TG, I = TL, IE11

Непрерывность напряжения сдвига:

τI = μ∂u∂rL, I = μ∂u∂rG, IE12

Тепловой баланс на границе раздела:

λL∂TL∂r = λG∂TG∂r − J “hfgE13

, где h fg - скрытая теплота конденсации, а J “- поток массы на границе раздела J“ = ρGvI.

Радиальная скорость паровоздушной смеси рассчитывается с учетом того, что граница раздела является полупроницаемой [19] и что растворимость воздуха в жидкой пленке пренебрежимо мала, что означает, что скорость воздуха в радиальном направлении равна нулю при интерфейс. Скорость паровоздушной смеси на границе раздела может быть записана как

vI = −∑i = 12DG, im∂wGi∂r1 − ∑i = 12wGiE14

Управляющие уравнения. (1) - (7) с граничными условиями (8) - (13) используются для определения поля переменных uL, vL, TL, uG, vG, TG, w.Для завершения математической модели используются два уравнения. В каждом осевом положении должен быть удовлетворен общий баланс масс в жидкой фазе и потоке газа:

m0L2π = −R − δxRrρudrL − ∫0xρGvIR − δxdxE15

R − δ022ρ0u0 = ∫0R − δxrρudrG + 169x5000 Безразмерная накопленная конденсация вводится для оценки массопереноса вдоль трубы:

mcd = 2π∫0xρGvIR − δxdxE17

Было выполнено преобразование координат, чтобы расчетная сетка четко определяла границу раздела газ-жидкость на каждой станции вдоль трубка.Координаты r, x преобразуются в η, X следующим образом:

η = R − δx − rR − δx0≤r≤R − δxE18

η = R − δx − rδxR − δx≤r≤RE19

X = xLE20

К данным чистого компонента (в предыдущих формулировках) приближаются полиномы с точки зрения массовой доли и температуры. Подробнее о теплофизических свойствах можно прочитать в [20, 21].

3. Численный метод решения

Набор нелинейных определяющих уравнений дискретизируется с использованием конечно-разностной численной схемы.Члены радиальной диффузии и осевой конвекции аппроксимируются центральной и обратной разностями соответственно. Следовательно, мы собираем систему дискретных алгебраических уравнений вместе с граничными условиями в матрицу. Наконец, разрешение матрицы выполняется с помощью алгоритма трехдиагональной матрицы (TDMA) [22]. Кроме того, особое внимание было уделено точности численных расчетов путем создания неоднородной сетки в обоих направлениях. Соответственно уточняется сетка на интерфейсе.Фактически, важно отметить, что по мере того, как жидкость поступает к выпускному отверстию, толщина пленки изменяется вдоль трубки. По этой причине во время движения вниз по потоку на каждой итерации наша расчетная сетка конечных разностей имеет дело с изменением расчетной области жидкости и газа.

3.1. Процедура марша

Реализуется набор нелинейных алгебраических уравнений для uL, vL, TL, uG, vG, TG, w и двух скаляров dpdx и δx. Вычислительное решение представлено следующим образом:

  1. Для любого осевого положения x угадывайте произвольные значения dpdx и δx.

  2. Решите конечно-разностные формы уравнений. (2) - (3) и (5) - (7) одновременно для uL, TL, uG, TG, w.

  3. В числовом выражении интегрируйте непрерывность уравнений. (1) и (5), чтобы найти vLand vG.

  4. Межфазные условия скорости, температуры, напряжения сдвига и теплового баланса получаются из уравнений. (11) - (13).

  5. Рассчитайте погрешность баланса массы жидкой пленки с помощью уравнения. (15).

  6. Наилучшее приближение к толщине жидкой пленки затем получается с использованием метода секущей [23].Таким образом,

    δxitt + 1 = δxitt − δxitt + δxitt − 1ELitt − ELitt − 1ELittE21

Используемый критерий сходимости - ELitt = 10−5. Обычно для получения сходимого решения достаточно шести-семи итераций.

  • Рассчитайте погрешность баланса расхода газа EGittusing Eq. (16).

  • Проверьте соответствие совпадения скорости, температуры и концентраций веществ. Если относительная ошибка между двумя последовательными итерациями достаточно мала, то есть

    Err = maxϒi, jn − ϒi, jn − 1maxϒi, jn <10−5E22

    Решение для фактического осевого положения завершено.Если нет, повторите процедуры с (1) по (7), где ϒ представляет переменные uL, TL, uG, TG, w.

  • 3.2. Связь по скорости и давлению

    Из-за удовлетворения глобального ограничения массового расхода градиент коррекции давления и профиль осевой скорости выполняются с использованием метода, предложенного Raithby и Schneider [24], описанного Anderson et al. [25]. Для полного объяснения положим H = dpdx. Исходя из начальных предположений для −dpdx = −dpdx ∗, мы вычисляем предварительные скорости ujn + 1 ∗ и массовый расход газа M˙jn + 1 ∗.Из-за линейности уравнения количества движения с замороженными коэффициентами правильная скорость в каждой точке из применения метода Ньютона следующая:

    ujn + 1 = ujn + 1 ∗ + ∂ujn + 1∂HΔHE23

    ΔHis the изменение градиента давления, необходимого для удовлетворения глобального ограничения массового расхода. Кроме того, мы указываем up, jn + 1 = ∂ujn + 1∂H. Действительно, разностные уравнения дифференцируются относительно градиента давления (H), чтобы получить разностные уравнения для up, jn + 1, которые имеют трехдиагональную форму.Коэффициенты для неизвестных в этих уравнениях будут такими же, как и для исходных неявных разностных уравнений. Система алгебраических уравнений для up, jn + 1 решается алгоритмом Томаса. Кроме того, граничные условия на up, jn + 1 должны согласовываться с граничными условиями скорости. На границах, где указана скорость, вверх jn + 1 = 0. Решение up, jn + 1 используется для вычисления ΔH, учитывая, что для удовлетворения ограничения глобального массового расхода up, jn + 1ΔH - это поправка скорости в каждой точке.Итак, мы можем записать

    M.in + 1−M.in = 2πΔH∫0R − δxrρup, jn + 1drE24

    , где интеграл оценивается с использованием числовых средств. M.in + 1in Eq. (24) - известное значение, указанное в начальных условиях. Требуемое значение ΔH определяется формулой. (24), тогда как правильные значения скорости ujn + 1 могут быть определены из уравнения. (23). Кроме того, уравнение неразрывности позволяет вычислить vjn + 1.

    3.3. Стабильность сетки и проверка числовой модели

    Для проверки зависимости результатов от сетки и во избежание проблем сходимости из-за использования тонких сеток полезно выбрать оптимальное решение между временем вычисления и точностью результата.Было исследовано несколько размеров сетки, чтобы гарантировать независимость результатов от сетки. На рисунке 2 показано, что во всех схемах расположения сетей разница в локальном числе Нуссельта явного тепла всегда меньше 3%. Сетка с NI × (NJ + NL) = 131 × (81 + 31) выбрана, потому что она дает результаты, достаточно близкие к результатам тонкой сетки и достаточно точные, чтобы описать тепломассоперенос. Обратите внимание, что NI, - это общие точки сетки в осевом направлении, NJ, - это общие точки сетки в радиальном направлении в газовой области, а NL - это общие точки сетки в радиальном направлении в жидкой области.

    Рисунок 2.

    Сравнение явного тепла число Нуссельта.

    Чтобы проверить точность и достоверность численного метода, полученные результаты сначала сравнивали с результатами, полученными Hassaninejadfarahani et al. [17] в случае ламинарной конденсации пара и неконденсируемого газа в вертикальной трубе, в которой температура стенки трубы поддерживается постоянной. Было обнаружено хорошее согласие между текущим расчетным исследованием и результатами, предоставленными Hassaninejadfarahani et al.[17], как показано на рис. 3a, b, который иллюстрирует выделение массовой доли пара и температуру смеси, соответственно.

    Рис. 3.

    Сравнение с численным исследованием Hassaninejadfarahani et al. [17] для (а) безразмерной массовой доли на выходе из трубы и (б) безразмерной температуры смеси.

    Расчеты также сравнивались с экспериментальными результатами Лебедева и др. [2]. Важно отметить, что Lebedev et al. [2] исследовали одновременный тепломассообмен при конденсации влажного воздуха в вертикальном воздуховоде.Итак, чтобы получить случай Лебедева и др. [2] выбран эквивалентный гидравлический диаметр de [7, 26]. Рисунок 4 представляет собой график локального коэффициента теплоотдачи конденсата в сравнении с исследованием Лебедева и др. [2] для T0 = 60 ° C, P0 = 1 атм, L = 0,6 м, TW = 5 ° C и de = 0,02 м. Обнаружено хорошее согласие наших расчетов с экспериментальными кривыми с максимальной относительной погрешностью 4,7% для обеих кривых ( u0 = 1.4 м / с и u0 = 0,7 м / с).

    Рисунок 4.

    Сравнение с экспериментальными данными Лебедева и др. [2] для местного коэффициента теплоотдачи конденсата.

    4. Распределение профилей осевой скорости, температуры и массовой доли вдоль вертикальной трубы

    В этой главе исследуется процесс конденсации жидкой пленки из водяного пара и неконденсирующихся газовых смесей внутри вертикальной трубы. Результаты данного исследования были получены для случая температуры газа на входе T0 = 70 ° C, давления на входе P0 = 1 атм, а число Рейнольдса на входе зафиксировано на уровне Re0 = 2000.Диапазон каждого параметра для этого исследования приведен в таблице 1. Сначала воздух используется как неконденсирующийся газ.

    Длина трубы ( L (м)) 3,0, 4,5, 6,0
    Радиус трубы (R (м)) 0,008, 0,01, 0,012
    Вход массовая доля пара ( w0 ) 0,05, 0,125, 0,2
    температура стенки ( TW (° C)) 5, 20, 35
    Неконденсирующийся газ Кислород, воздух , азот

    Таблица 1.

    Диапазоны физических параметров.

    На рисунках 5–7 показаны профили скорости, температуры и массовой доли водяного пара в различных осевых положениях трубы. Из распределения скорости на фиг. 5 видно, что изменение скорости в газовой смеси выше, чем в жидкой области. Кроме того, по мере продвижения газового потока по трубе скорость в смеси уменьшается, а скорость в жидкой пленке немного увеличивается.Такое поведение происходит из-за массопереноса от смеси к пленке жидкости. Фактически, когда газовая смесь теряет массу, она также теряет скорость, однако пленка жидкости набирает массу, а также ускоряется. На рис. 6 представлена ​​эволюция профилей температуры как в смеси, так и в жидкой фазе на различных участках трубы. Видно, что в жидкой фазе профили температуры близки к температуре стенки и почти линейны. Это указывает на то, что температура поверхности раздела уменьшается от входа к выходу трубы, что приводит к снижению теплопередачи через пленку конденсата.Кроме того, наклон температуры смеси уменьшается по длине трубы из-за поглощенной энергии, передаваемой от газового потока к пленке жидкости. Распределение массовой доли водяного пара в газовой области показано на рисунке 7. Интересно отметить, что массовая доля водяного пара w 0 уменьшается от входа к выходу трубы, что означает, что скорость конденсации уменьшается. по трубе. Следовательно, w 0 уменьшается от центральной линии (η = 1) до границы раздела жидкость-пар (η = 0).

    Рис. 5.

    Распределение профиля осевой скорости в жидкой и паровой фазах на различных участках трубы.

    Рис. 6.

    Распределение осевого профиля температуры в жидкой и паровой фазах на различных участках трубы.

    Рис. 7.

    Распределение осевого профиля массовой доли пара в газовой фазе на различных участках трубы.

    5. Влияние геометрии трубы (длина L и радиус R )

    В опреснительных установках геометрия трубы, в которой конденсируется водяной пар (длина или радиус), положительно влияет на улучшение процесса конденсации, если они правильно рассчитаны.

    Чтобы выявить их влияние, мы сначала исследовали влияние длины трубы на толщину пленки жидкости и поток конденсирующейся массы на границе раздела вдоль трубы. На рис. 8 показано влияние длины трубки на толщину пленки и поток конденсирующейся массы на границе раздела. Отмечено, что δx увеличивается с увеличением длины трубки L . Результаты также показывают, что при большой длине трубки механизм конденсации важен, когда расстояние меньше ( X = 0.8), особенно для L = 4,5 м и 6,0 м, потому что при фиксированном числе газа Рейнольдса (скорость на входе также фиксирована) конденсированный пар уменьшается с увеличением длины трубы. Это означает, что вблизи выхода из трубки процесс конденсации становится практически несущественным. Также наблюдается, что поток конденсирующейся массы уменьшается от входа к выходу, особенно для двух больших значений L , приближающихся к нулю, потому что общее количество водяного пара передается пленке жидкости и остается только воздухом граница раздела пар-жидкость.

    Рис. 8.

    Влияние длины трубки на изменение толщины жидкой пленки и потока конденсирующейся массы на границе раздела вдоль трубки.

    Эффект изменения радиуса трубы R показан на рисунке 9. Из кривых на этом рисунке интересно отметить, что для фиксированного значения T0 , w0 и Re0 меньшее радиус трубки соответствует большей толщине жидкой пленки. Эта тенденция верна для каждой позиции X от входа до выхода трубы.Эти результаты напрямую связаны со скоростью газовой смеси на входе. Очевидно, что при фиксированном числе Рейнольдса δx увеличивается пропорционально увеличению скорости при уменьшении радиуса трубки. Это означает, что более высокая скорость на входе имеет тенденцию отодвигать воздух от границы раздела и, таким образом, поддерживать его более низкую долю, что приводит к увеличению коэффициента теплопередачи, что улучшает процесс конденсации. Также обнаружено, что поток конденсирующейся массы увеличивается с увеличением радиуса трубы только вблизи входа, когда X <4, из-за высокого межфазного напряжения сдвига.Эта тенденция меняется на противоположную по мере продвижения газовой смеси по трубке.

    Рис. 9.

    Влияние радиуса трубки на изменение толщины жидкой пленки и потока конденсирующейся массы на границе раздела.

    6. Влияние массовой доли водяного пара w0

    В большинстве установок термического опреснения водяной пар, не конденсирующийся на первом эффекте, со всем содержанием неконденсируемых газов, передается на второй эффект. , что приводит к скоплению газа до недопустимых концентраций.Эти газы вызывают снижение производительности системы.

    Этот результат подтверждается на рисунке 10, который показывает, что толщина пленки значительно увеличивается от входа до выхода трубки. Также наблюдается, что увеличение массовой доли водяного пара w0 значительно улучшает механизм конденсации вдоль трубы. Действительно, для постоянного значения T0 увеличение w 0 влияет на теплофизические свойства газовой смеси на входе, что приводит к увеличению парциального давления пара и температуры на границе раздела пар-жидкость.Следовательно, поток конденсирующейся массы на границе Дж « значительно увеличивается с w 0 , что приводит к увеличению скорости конденсации, что улучшает толщину жидкой пленки. С другой стороны, небольшое количество w0 (обратно пропорционально массовой доле неконденсируемого газа) вызывает заметное уменьшение плотности потока конденсированной массы и осевое изменение толщины пленки вдоль трубы. Это связано с наличием воздуха, который играет роль сопротивления тепло- и массопереносу на границе раздела пар-жидкость.

    Рис. 10.

    Влияние массовой доли пара на входе на изменение толщины пленки жидкости и потока конденсирующейся массы на границе раздела.

    7. Влияние температуры стенки TW

    Влияние температуры стенки TW на толщину пленки жидкости и поток конденсирующейся массы представлено на рисунке 11. Следует отметить, что толщина пленки жидкости варьируется обратно пропорционально заданной температуре стены. Ясно, что наблюдается значительный рост толщины пленки жидкости, когда TW уменьшается с 35 ° C до 5 ° C, потому что количество конденсированного пара увеличивается вдоль трубы за счет увеличения теплопередачи и, следовательно, толщины пленка жидкости становится толще.Из этого рисунка также видно, что поток конденсирующейся массы важен для большого значения разницы температур между входом и стенкой, а затем уменьшается по длине трубы. Результаты показывают, что Дж ~ уменьшается по мере продвижения газового потока по трубе, поскольку конденсация сопровождается уменьшением температуры паровой фазы и тепла, передаваемого скрытым режимом во время конденсации пленке жидкости. Влияние температуры стенки на скопившийся конденсат mcd показано на рисунке 12.Видно, что mcd становится актуальным при низких температурах. Когда разность температур ( T0 - TW ) увеличивается, теплопередача увеличивается, и, следовательно, увеличивается плотность конденсированного потока. Это объясняет, почему процесс конденсации предпочтителен из-за более высокой разницы температур.

    Рис. 11.

    Влияние TW на изменение толщины жидкой пленки и поток конденсирующейся массы на границе раздела.

    Рис. 12.

    Влияние TW на накопленный конденсат вдоль трубы.

    8. Влияние типа неконденсируемого газа

    В установках термического опреснения, когда водяной пар конденсируется, присутствие неконденсируемого газа препятствует этому явлению. Скопление неконденсируемых компонентов на границе раздела пар-жидкость играет роль препятствия для тепломассопереноса. Это вызывает снижение эффективности системы и, следовательно, увеличение затрат на большинство опреснительных установок, использующих фазовый переход.

    В этом разделе мы анализируем влияние типа неконденсируемого газа на конденсацию водяного пара.Мы рассматривали смешанные смеси вода-кислород, вода-воздух и вода-азот. Молярные массы кислорода, воздуха и азота равны 31,99, 28,95 и 28,01 г / моль соответственно. Поскольку толщина пленки жидкости , δ, и поток конденсирующейся массы на границе раздела Дж «, определяют эффективность конденсации, на рисунке 13 показано изменение δ и Дж« вдоль трубы. При фиксированных w0 , P0 и Re0 увеличение молярной массы газа приводит к росту плотности газовой смеси, температуры газовой смеси, а также снижению концентрация насыщения, особенно для водно-кислородной смеси.Это вызывает сильный градиент концентрации пара и поток конденсирующейся массы на границе раздела пар-жидкость. Полученные результаты показывают, что изменение толщины пленки и потока конденсирующейся массы в водно-кислородной смеси значительно больше, чем в других смесях. Кроме того, поток конденсирующейся массы уменьшается вдоль трубы и стремится к более низкому значению, особенно вблизи выхода из трубы, что означает конец процесса конденсации.

    Рис. 13.

    Влияние типа неконденсируемого газа на изменение толщины пленки жидкости и поток конденсирующейся массы на границе раздела вдоль трубы.

    9. Заключение

    Был проведен численный анализ для исследования жидкостной пленочной конденсации водяного пара с наличием неконденсируемого газа внутри вертикальной трубы. Основные выводы, сделанные из этого исследования, следующие:

    1. Эффективность системы повышается за счет увеличения длины трубы и уменьшения радиуса, что позволяет конденсировать максимум водяного пара.

    2. Небольшое количество неконденсируемого газа улучшает тепло- и массообмен.

    3. Снижение температуры стенки увеличивает толщину пленки жидкости и увеличивает скопившийся конденсат.

    4. Неконденсирующийся газ оказывает большое влияние на процесс конденсации.

    Номенклатура

    9033
    Cp удельная теплоемкость (Дж. Кг − 1 · K − 1)
    D Коэффициент диффузии (м2 · с − 1)
    d диаметр длина трубы (м)
    R радиус трубы (d / 2) (м)
    L длина трубы (м)
    г ускорение свободного падения (м.с − 2)
    Nus явное число Нуссельта
    mcd накопленная конденсация
    P атмосферное давление (Па)
    температура T 902 u осевая скорость (м. С-1)
    v радиальная скорость (м. С-1)
    w массовая доля пара
    J ” массовый поток на интерфейсе (кг.м − 2.с − 1)
    hfg скрытая теплота конденсации (Дж. кг − 1)
    r радиальная координата (м)
    δ толщина пленки жидкости (м )
    λ теплопроводность (wk − 1. М − 1)
    μ динамическая вязкость (кг. М − 1. S − 1)
    ρ плотность (кг. м − 3)
    τ напряжение сдвига
    ɸ относительная влажность (%)
    L относительно жидкости
    G относительно газовой смеси
    I интерфейс
    0 состояние на входе в трубу
    W состояние у стенки трубы
    a в отношении воздуха x x осевой 90 230
    .

    Как устранить конденсацию | Домостроение

    Что такое конденсация?

    Воздух содержит влагу. Температура воздуха определяет, сколько влаги он может удерживать, а теплый воздух содержит больше влаги, чем холодный.

    Когда теплый влажный воздух соприкасается либо с поверхностью, либо с воздухом, который холоднее, чем он есть, теплый воздух не может удерживать такое же количество влаги, как и он, и вода выходит либо в холодный воздух, либо на более холодная поверхность вызывает образование конденсата, за которым быстро образуется плесень.

    Каковы причины?

    При повседневной деятельности, такой как приготовление пищи, стирка и сушка одежды, нагревание и даже дыхание, образуется водяной пар. Воздух может удерживать столько влаги в виде невидимого пара, какой бы он ни был температуры.

    Когда воздух содержит больше влаги, чем может удерживать, он достигает «точки насыщения», и когда это достигается, влага снова превращается в воду и происходит конденсация. Температура, достигнутая в точке насыщения, называется «точкой росы».

    В этом случае относительная влажность воздуха составляет 100%. Воздух в большинстве домов имеет относительную влажность 50-70%. Проблемы возникают, когда структурные дефекты в здании означают, что содержание влаги стало слишком высоким; когда в старых домах нет гидроизоляционного слоя (ДПК) ; и когда в доме недостаточная вентиляция .

    Дома Period часто не имеют DPC, что означает, что влага из почвы под домом поднимается в комнаты первого этажа, в то время как в других домах DPC замкнуты или повреждены желоба.

    Существует несколько типов конденсации:

    Это происходит, когда теплый, насыщенный влагой воздух соприкасается с поверхностями с точкой росы или ниже. Это происходит у основания внешних стен - где это часто ошибочно принимают за поднимающуюся влажность - на окнах, где это может вызвать гниение подоконников, и на нижней стороне крыши.

    Это происходит, когда теплый влажный воздух попадает в холодный дом. Это происходит зимой, когда наступает «теплый фронт» с Атлантического океана, и это обычное явление для незанятых домов.

    Это происходит, когда теплый влажный воздух проникает в паропроницаемый материал, например волокнистую изоляцию. Если этот материал теплый с одной стороны и холодный с другой, влага будет откладываться в жидкой форме внутри материала. Это особая проблема в домах с сильной изоляцией или кондиционированием воздуха.

    Как избавиться от конденсата

    Есть три основных способа решить проблему конденсации, глядя на относительную влажность, вентиляцию и изоляцию:

    Управляйте относительной влажностью в вашем доме с помощью вытяжных вентиляторов на кухнях и ванных комнатах.Также помогает закрытие дверей в эти комнаты во время работы вытяжных вентиляторов.

    Обеспечьте достаточную вентиляцию. Отверстия в окнах работают хорошо, но более сложным вариантом является вентиляционная установка с рекуперацией тепла . Они заменяют воздух в вашем доме, выводя застоявшийся влажный воздух наружу, а затем возвращая свежий воздух через отдельную решетку, пропуская его обратно через теплообменник для нагрева. Также можно купить центральные вытяжные системы, которые соединяют все влажные помещения в вашем доме с центральным вентилятором перед выпуском застоявшегося влажного воздуха на улицу.

    Другой вариант вентиляции - это система приточной вентиляции (PIV), которая работает путем мягкой подачи свежего отфильтрованного воздуха в помещение от блока, установленного на чердаке, и распределительного диффузора, установленного на потолке. Постоянная подача и небольшое положительное давление приводят к тому, что воздух постоянно разбавляется, вытесняется и заменяется, чтобы создать более здоровый воздух в помещении.

    Добавьте изоляцию так, чтобы внутренние стены поддерживали температуру выше точки росы воздуха внутри.Внутренняя изоляция стен лучше всего подходит, когда нет возможности добавить теплоизоляции снаружи вашей собственности.

    .

    Избегайте проблем с конденсацией на кровле

    Если на вашей крыше, настиле или теплоизоляции образуются капли воды, скорее всего, ваш лоб тоже. Но при правильном проектировании и принципах обслуживания вам не придется беспокоиться о конденсации на крыше.

    Несмотря на то, что проблемы с влажностью при сборке крыши могут быть вызваны недостатками гидроизоляции, не следует пренебрегать эффектом конденсации. В зависимости от использования и местоположения здания в некоторых сценариях могут возникнуть проблемы с конденсацией.

    Утечка воздуха изнутри здания переносит влагу, которая может привести к конденсации в конструкции крыши, отмечает Ричард Л.Фриклас, бывший почетный технический директор Учебного института кровельной промышленности. Ознакомьтесь со следующими условиями, чтобы избежать попадания конденсата в помещение.

    Что нужно знать об эффекте стека

    Крыши уязвимы для конденсации в любое время, когда теплый и влажный внутренний воздух, поднимающийся вверх через здание, соприкасается с холодной кровлей.

    «В районах с большим количеством отопительных дней в году, как правило, на севере, зимнее время становится проблематичным.Когда влажный воздух изнутри соприкасается с нижней стороной поверхности крыши, водяной пар, который он несет, превращается в жидкую воду ", - объясняет Хосе Ф. Понсе, технический специалист компании Professional Roof Consultants." Представьте себе холодный напиток, сидя на крыше. летний день. То же самое происходит с кровельными системами ".

    Сейчас хорошее время искать предупреждающие знаки. Следите за потеками, которые обычно наблюдаются в полдень, когда светит солнце и температура мембраны повышается, рекомендует Крейг Тайлер, архитектор и разработчик спецификаций Carlisle Construction Materials.Не думайте, что капает из-за утечки.

    Порезы кровли и термографические изображения могут также определять влажность в дополнение к другим методам.

    «Иногда при ходьбе по крыше в зимнее время можно услышать треск, когда треснет тонкий слой льда», - добавляет он. «На конструкционном бетоне и, возможно, деревянных досках или фанере может не наблюдаться капель влаги. Но замерзшая влага может быть обнаружена в виде губчатой, изогнутой или деформированной изоляции под мембраной».

    Обратите внимание на отражающие крыши, которые предназначены для уменьшения притока тепла за счет использования как коэффициента отражения солнечного света, так и коэффициента теплового излучения, чтобы оставаться прохладными.Низкие температуры на крыше могут увеличить вероятность конденсации, если теплый влажный воздух изнутри попадет на узел.

    «Холодные крыши могут включать в себя асфальтобетонные мембраны, такие как стекловолокно, модифицированный битум и факел; однослойные мембраны, такие как TPO, PVC и EPDM; металлические панели; покрытия; и даже черепицу», - объясняет Дейл В. Apple, технический специалист с профессиональными консультантами по кровле. «Очень распространенное заблуждение состоит в том, что все холодные крыши - белые и однослойные.«

    Любой материал, который перенаправляет солнечные лучи и перенаправляет тепло в окружающую среду, может быть классифицирован Советом по рейтингам Cool Roof как холодная крыша, если его значения коэффициента отражения солнечного света и коэффициента теплового излучения соответствуют климату.

    Лечебные меры зависят от интенсивности конденсации, но они могут быть столь же серьезными, как замена системы, - говорит Тайлер.

    «В менее дорогостоящих вариантах влажная изоляция может быть заменена на пораженных участках и может быть установлена ​​мембрана более темного цвета, возможно, с флисовой подкладкой, что позволит системе немного нагреться», - добавляет он.«Если конструкция может выдерживать дополнительный вес, вы можете превратить крышу в перевернутую мембранную сборку, просто добавив пенополистирол, защитную ткань и каменный балласт».


    ГДЕ НАИЛУЧШАЯ КОНДЕНСАЦИЯ


    Хотя металлические крыши могут вызывать те же проблемы, что и выше, существуют другие проблемы конденсации в металлических конструкциях.

    «Проблемы обычно связаны с высокой относительной влажностью внутри здания и отсутствием надлежащей вентиляции, изоляции или пароизоляции», - говорит Роджер Расс, менеджер по продажам кровли в Северной Америке компании Butler Manufacturing.«Металлические крыши на предварительно спроектированных зданиях не имеют сплошного настила, поэтому их проблемы больше связаны с оболочкой. Каждый раз, когда влажность поднимается выше 50%, если влажный воздух проникает через замедлитель пара и изоляцию и вступает в контакт с металлическая крыша, существует склонность к образованию конденсата ».

    Производственные предприятия и большие сооружения, такие как спортзалы, особенно уязвимы для такого рода проблем.

    «В зданиях, в которых размещаются машины или слишком много людей, могут возникнуть проблемы», - говорит Расс.«Все, что выбрасывает в воздух много влаги, - это красный флаг».

    Также следите за появлением плесени и капель на поверхностях конструкции крыши.

    Один из самых простых способов снизить влажность - это обычная вентиляция, - объясняет Расс.

    «Во многих случаях добавление поклонников может решить эту проблему», - добавляет он. «Другие решения включают добавление дополнительной изоляции или более существенного замедлителя парообразования, что часто бывает трудно сделать постфактум».

    ВЕДЕНИЕ ЗАПИСИ БЕЗ ГОЛОВНОЙ БОЛИ

    Если возникают проблемы с конденсацией, вода приводит к образованию плесени, влажной изоляции и разрушению крыши.Храните исторический файл кровельной системы, чтобы быть в курсе ситуации.

    Ваш файл должен содержать подробную историю установки, ремонта и изменений крыши, а также план технического обслуживания, - отмечает Джеймс Р. Кирби, вице-президент по устойчивому развитию Центра экологических инноваций в кровле.

    СВЯЗАННЫЙ: Диагностика утечек конверта

    Он также должен содержать оригинальные планы и спецификации, гарантии, подробную документацию по техническому обслуживанию и ремонту и даже образцы материалов кровельных систем, добавляет он.Исторический файл должен храниться вместе со зданием при продаже и покупке, что может быть особенно полезно при отслеживании использования здания.

    В конкретном случае большого металлического здания с минимальной изоляцией и без пароизолятора, конечное использование здания никогда не было известно изготовителю и инженеру, говорит Расс. В нем размещалась печь для сушки древесины, и избыток влаги в процессе сушки вызывал коварные проблемы, которые требовали серьезного решения.

    «Никто не знал, что существует проблема, пока ремонтный рабочий не сломал крышу», - объясняет он.«Эта ситуация потребовала полномасштабной замены».

    .

    Конденсация на стенах после установки новой ванной комнаты

    Я недавно закончил новую ванную комнату, и у нас проблемы с конденсацией.

    Старая ванная была такой же планировки, с той же вытяжкой, которая обеспечивается светом над душевой лейкой. Существенная разница между старой и новой ванной в том, что одна стена полностью облицована глянцевым керамогранитом, тогда как раньше она была травертином. Другое отличие состоит в том, что стены окрашены соответствующей краской для ванной, а не предыдущей матовой эмульсией.

    Конденсат виден в виде блестящих водяных следов на стенах. Пока это не вызывает проблем, но в конечном итоге будет.

    Принятие душа с открытыми окнами не имеет существенного значения. Я увеличил размер вытяжного вентилятора от вентилятора, который перемещал 130 м3 / час, до вентилятора, который должен производить 245 м3 / час через тот же гибкий воздуховод диаметром 100 мм. Точка всасывания находится прямо над душевой лейкой, и это имеет большое значение. По дымовой спичке я вижу, что вентилятор действительно улавливает много пара.Зеркала больше не запотевают, но блестящие следы на стенах остались.

    Есть еще предложения? Включение обогрева решает проблему, но в это время года это не вариант.

    .

    Смотрите также