Исаченко В.П. - Теплопередача (1074332), страница 70
Текст из файла (страница 70)
ное положение ииеет место в каналах ракетных двигателей, внутри тепловыделяющих элементов (твэлов) активной зоны атомного реактора, где происходит непрерывное выделение тепла всчсдствие ядерной реакции. Поэтому тепловой поток на поверхноспг твэлов также является заданным. Ов является заданяыы н в случае выделения теплоты ири протекании через тело электрического тока. Переход от пузырькового к пленочному режиму кипения носит черты кризисного явления, так как в момевт смены режимов кипения наблюдаются внезапное резкое снижение интенсивности теплоотдачи и соцгвьтствуюгцее увеличение теипературы теплоотдаюцгей поверхности (рис.
!3-4). Повышение температуры поверхности в ряде случаев так велико, что кризис кипения сопровождается разрушением (расплавлением или перюкогом) поверхности теплообмена. После д „„ даже при малом увеличении тепловой нагрузки слой паровых п)зыреий превращается в сплошную паровую пленку, которая оттесняет жидкость от поверхности теплообмена. В реэ)льтате этого происходит коренное изменение механизма теплообмена, т.
е. возникает кризис. Обычно кризис кипенна паст) пает раныпе, чем температура поверхности приблизится к температуре предельного перегрева жидкости ', прв которой могут возникать зародыши паровой фазы спонтэн.юго происхождения. Это объясняется тем, что прп наличии готовых центров парообразовавия имеет место нарушеггие фазового массообмена и соответственно нарушение устойчивости режима пуаырьковаго кипения. Однако с повышением давления фазовый массообмен у стенки улучшашся, гак как увелнчнваегся плотность пара, уыеньшается отрывной ' тем чраттрэ пере рева ииикасги чирчкчэиетск ермаимммихеским «рэкгээ четичыеикымго сосгаиииз, эзиисиеГегч р даз еэи 322 диаметр и, следовательно„уменьшается объемная интенсивность парообразования. Прн нехватке готовых центров пузырьковое кипение сохраняется до теэ пор, пока не появятся зарадьппи спонтанного про.
исхождения. Поэтому с увеличением давления тевгпература поверхности, при которой возникает кризис кипения, постепенно приближается к температуре предельного перегрева. На рис. 13-22 приведены линии предельного перегрева ! н насыщения 2 прн разных давлениях Р!р о= =0 5 †: ! прв кипении двуокиси !тлерода [Л. 150!. Точками показаны опытные эиачення температуры поверхности, при которых возникаег кризис кипения. Этн теэшературы првктичегкн соепадшот с температурамвпре- э Х я дельного перегрева жидкости. хр Манспмальнуэа тепловую нагрузку о при пузырьковом кипении аазыв а!от п е р- о о вой критической плотностью теплового потока н обозначают Ч оь гр Для условий кшгення насыщенной жидкости в большом объеме прн свободной копне«ции значения критических ш ол хр хн нагрузок зависат от Рода кнпащсй жпд- р.тп-э по кости.
давления, состояния поверхности, условий ее смахивания, наличия в жпд-' Р . ИШ о"ж '"ь ч х нош птрвреэ жидкости от эоокости примесей н поверхностно-актие- оемм ных добавок. Если размеры поверхности нагрева „„ оой „"„',„'„,' ," т "', „ больше размеров отдельных пузырьков ,о„ пара.
то фоРма н Раз~ер теплоотдающей поверхности оказывают малое влияние на значения критических тепловых нагрузок. Практически не оказывает ганже влияния величина уско. рения ноля массовых снл. Температурный напор в момент достижения критической тепловой нагрузки (т. е. напор, соответствующий точке манснмума на кривой кипения, показанной на рпс.
13-4) называютт критическим температурны и н а вором й!ш Коэффициент теплоотдачн в момент начала кризиса кипения равен: порт=роз!!М и. Н табл. !3-1 привелены характерныс значения критических тепловых потоков и температурных напоров для воды и ряда криогенных жидкостей прн атмосферном давлении. Влияние давления на величины В и, Л!тм н п,о, для вады, кипящей в большом объеме в условвях свободной конвешгии !Л. 1241, показано на рис. !3-23. Наибольшие значения критвческий тепловой поток ив!ест т з езнкз гз"! Кр жт ж о тола!но коньки и и нотр рротм о оорн !перона к!азот ж еэмн! Хою ' з т э ч,.!о-, вт,н* эт„т,„д !же~!во(нюхаю 323 при давлениях примерно бр †бар. Зто составляет около (0,3 —:04]рлв.
Лиалогичная картина наблюдается н для других жидкостей. В основу определения первой критической плотности теплового потока кладется гидродннамическая теория криансов, предложенная С. С. Кутателадэе (Л. 89). В ней используется представление о кризисе югпення как о процессе. «арактернзующемся чисто гидродинамической приро«!... ' . ' ° дой. Кризис вызывается поРм,' 4 " терей динамеческой устойгтгл~ .
' 1 чивости двухфазного потока вследствие того, что пар ! ' отбрасывает жидкость от верхносгн теплообмена. Условия устойчивости Г 1 ! )! „ граничного двухфазного по— тока определяются взанмоа„ действием кинетической энергии пара, гравитационных сил в двухфазном потоке и сил поверхностного натяжения.
Порядок величин динамического напора пара определяется произведеинеи ю'„л,рм порядок гравитационных сил †(р — Р ). где б— средняя толщина возникающего парового слоя, которая связана с поверхностным натяжением через капиллярную постоянную, так как принимается Эг ал 1 Ю щ аа а |а т4' га эг е га а а "е- с гг э лл алм г л а ам га юга пи,гю л Ю (ал Рлс 1З-ЗЭ. Злэясамеею Р „, Лг л, л„от лелле яея пра «ааенлн эолы е Еелмэом еаьече е теле велх слетоааеа леаэекчяа. 4=! е/дф — Р ).
Возникновение кризиса равновероятно в люболг месте поверхности теплообмсна н, следовательно, — ае — М~ жйЬ вЂ” = — СОПЭ1. а' й — щ) После введения капиллярной постоянной и азвлечення квадратного корня последняя зависимость принимает вид: мь 1Р )га (Р— 1.1 Используя связь между приведенной скоростью парообразовавня и плотностью теплоного потока ю,э,„— — Р„л/Р г, полУчим следУюшее Расчетное ураннение для первой критической плотности потока тепла. Рчл — Р Р ) йч(Р Р ). (! 3-24) здесь Р„э, измеряется в Вт/м'. Формула (13-24) описывает опытные данные по критическим тепловым потокам для неметалляческих теплоносителей в условиях большого объема при свободной конвекцни жидкости с малой вязкостью. В областях глубокого вакуума н околокрнтичсского давления р„ г, о стремятся к нулю н д„эт — тб (рис.
!3-23). Значения постоянной 2=0,13 †: О,!б. Величина й называется критерием устойчивости. Он харащернзует меру отношения энергии динамического потока пара 324 . я знергйи, необхалимой для ускорения частиц жидкости, отбрасываемых от станин, да скорости основного патака. В условиях двухфазного потока при вынужденной конвенции егю величина зависит от скорости [йй 88). Повышение величины д. ь Вт)м», вызванное недагре»юм жидкости, может бьггь вайпена из зксперимевтвльной зависимости [22 88): д „.=д ~1+0085[' — ')" — — ''1"~, ()З25) справедливой для р= (1ю20) 1О» Па; свйув(г(0,8; рм/(в=45»Р1650; йу =-Уи — 1 — недогрев укндкости до температуры насыщения.
ивв /гве 1 д Ув 5Л и, е гв м ь Р г бд ."(д -дд -д,д — ди — дх д аг ци 1 15 5 и 5 Рве 1зиж Зависимость и, ат пврвме р» к ври «зпеввв вазы в труба (р 1,67.1аг пв). 1 — и гаь г-в -вщ з-р гвм в — в -гль: »- в' зив Лв ° Ь Рве. 13-Зи. Завзсвиас ь 1 и и 'Ьм ат м прв течение в труба в»авраивовога спарт». деру мтгл ели»1 ммух При кипении жидкости в условиях вывужденнога движения внутри труб и каналов критичесиий тепловой потах, кроме факторов, приведенных више, зав Кит от схаРаети ЦИРКУЛЯЦИИ И ПаРОСО- Шва»» 1 1 „» держания. Прн увеличении г, ' ' ':" мт скорости циркуляции жидко- , уиим сти кРитнческий потов Увели- брие чивается (рис.
13-24). 14а рис. 13-25 нанизано влияние и — 455 параметра х иа дзм при раз- [- — — ., » личных скоростях жидкости 5 .т —— ра входе в трубу. Из графвка, ' г двм следует, что критический топ-, ) лавой поток уиеньшаегся с ростам х при положительных ш»ачепвях зтога параметра. д жт»51 двв» ста параметра х в положи в ба»»ма»» объеме в лну~ри труд а зввз»зав тельнан области его вначений 1 »иматр в-а]. УнааЫЕаЕт На ВЛИИННЕ ПаРО- С В. а и : ь -1. Х В,В ж образования.
Увеличение д.р, по мере роста абгллютных величин параметра х в отрицательной области его аначений отраи»ает влиянве недогрева жидкости. Таким сюра'- зом, переход пузырькового кипения е пленочное возможен каи при 225 атр1щзтельных, так и положптьзьных впаченнах параметра к.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
