Теория тепломассобмена (Леонтьев) (1074340), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Значения С приводятРм+ Ра У ся в рекомендапиях различных ~сследователей н, по-видимому, определяются условиями, в которых проводились опыты. Так, Зубер и Трибус считают, что С = 0,09; А = О, 131. Как было указано ранее (рис. Ч111.16), переход от пленочного кипения к пузырьковому также имеет кризисный характер и характеризуется второй критической плотностью теплового потока уарз, которая существенно ниже уар1. Вторые крятические тепловые нагрузки зависят от рода жидкости, размеров теплоотводящей поверхности, давления, ускорения поля снл тяготения, шероховатости поверхности и ряда других факторов.
Лля оценки величины второй критической нагрузки можно воспользоваться формулой укрэ — СР" пу (Рм Ра)/Р где С = 0,11...0,14. У11!.2.7. Теплообмен при кипении экидких мегпаллое и криогенных леидкостеб Частота отрыва пузырей, число центров парообрвзования при хнпении жидких металлов и криогенных жидкостей ниже, чем при кипении неметаллических жидкостей, что связано с физическими свойствами жидких металлов. В качестве примера проследим влияние толщины пристенного слоя на пропесс кипения при молекулярном механизме передачи теплоты от поверхности нагрева, сравнивая физические свойства металла, и попу- стим, воды. Полагал, что на поверхности нагрева д = аЬТ = Л = — /ЛТ, приходим к выводу, что а = Л/б. Тогда, если значенйя коэффипиента теплоотдачи для воды и жидкого металла совпадают (что имеет место прн кипении воды н калия), то лц о/Оц о = лк.н/бж.н. поскольку теплопроводность металла з э — к.н ж.н.
о на 2 — 3 порядка выше, чем у воды — например, при 1000 С Лца = 86, Лц = 46,5, а Лц о = 0,684 Вт/(м К), то и Юк.н на 2 — 3 порядка будет больше, чем бц О. Соответственно турбулизапия пристенного слоя при кипений жидких металлов будет значительно ниже, чем при кипении неметаллических жидкостей. Если жидкий металл (калий, натрий, магниевая амальгама и др.) смачивает поверхность нагрева, то цри пузырьковом режиме кипения коэффициент теплоотлачи можно связать с плотностью теплового потока и давлением насыщения: (УП1,126) а = Сд"р~, где С, и, т — константы. Результаты экспериментальных исследований теплообмена при кипении жидкометаллических теплоносителей в условиях естественной конвекции показали, что интенсивность теплоотдачи помимо физических свойств теплоносителя и поверхности нагрева зависит от формы поверхности нагрева.
Рекоменлации различных авторов сведены в табл. УИ1.5. Удовлетворительные результаты расчета теплоотдачи прн развитом кипении металлов дает критериальнвл формула Вп = 8 7 104 Р00'7КрО,т Табл вча уШ. К Зиачеккл констант С, а, зв в Формуле ('У111.120) * В числителе прп даалеввв 0,002... 0,01 МПа, а а знаменателе прв 0,01... 0,02 МПа. д е = цл; Р = (д~ р )~~е/л ); кр = р~/ ~р ~ = ~Й7юТм: ьТ Критические тепловые потоки при кипении калия, рубидия, лезин можно опенить по формуле Кесвела — Балшисера 6 038 10 — О 9Рж г Рис сри Рв а ртути и щелочных металлов — по формуле Кириллова: 1,ь Фпрг = 0,666 10 Л ' О 0,0 Г Р 1 Как показано, например, в работах В.А.
Григорьева, Е.В. Аметистова и Ю.М. Павлова теплообмен прн кипении криогенных жидкостей зависит от материала поверхности нагрева и Таблица РШ.6. Теплофизхческхе свойства иоды, жадкохе!- таллических теплокосктедей к кркогехиых заид костей еее еее. 10-е МПа Теило- исситель Т„К Тее! К т,е, К рее! МПа КДк/иг град Вада Кислород Аест Водород Гелий Ртуть Натрий Калий 373,15 90,19 Т7,36 273,15 54,35 63,15 13,95 373,15 154,60 126,20 ЗЗ 20 5,20 1736,00 2672,00 2261,оо 45 — 60 22,50 5,05 3,60 2,10 0,23 151,00 34,15 16,40 56,6О 1з,го 6,72 2,10 о,1огг 39,30 Зг,бо 2267,20 гзз,оо гоо,оо ббг,оо ЗО,ЗО 295,12 ЗЗТТ,ОО 1960,30 1,5 — 7 Т вЂ” 15 20,36 4,20 629,00 1154,00 1029,00 гзб,оо ЗТ1,00 336,00 '~Техиература тройкой точки. еПри Т . 'еПри р Выше отмечалось влияние теплофизическкх свойств жидкости па процесс кипенна.
Из приведенных в табл. Ч111.6 данных видно, что температурный интервал осуществления процесса кипения при атмосферном давлении для НЗО составляет 100 К, для ее обработки. Обработка поверхности нагрева оказывает влияние на интенсивность теплообмепа п па стабильность процесса кипения. Материал поверхности нагрева существенно влияет па теплообмеп при кипении криогенных жидкостей. Качественно это учитывается введением в расчеты коэффициента аккумуляции теплоты металлом ~/Хср. Экспериментально установлено, что при кипении азота я гелия па меди, латуни, бронзе, коррозиоццо-стойкой стали а (ь/Хср )О'5.
Объяснить это можно тем, что при низких криогенных температурах теплофизическпе свойства материалов существенно меняются. Например, коррозпоппо-стойкил сталь при Т = 80 К имеет А = 17Вт/(м К), а при Т = 4,2К А х = 0,46 Вт/(м К). В то же время криогенные жидкости имеют очень высокую смачиваемость (табл. ЧП1.6), поэтому влияние краевого угла д па теплообмеп при их использовании практически отсутствует.
Иа 2201 К, а для Нг всего около 20 К. Обращает па себя внимание и зпачительпая разпипа значений теплоты парообразовапия (от 20,3кйж/кг у Не до 3877 кПж/кг у Иа). При атмосферном давлении температура пасычдепия На составляет 1164 К, а Нг всего 20,38 К. Поэтому, учитывая, что теплопроводпость пара значительно ниже, чем теплопроводпость жкдкости, пленочное кипение высококппящих жидкостей может привести к разрушецию поверхности нагрева. Следовательно, тепловые нагрузки, блюкие к йкр1, недопустимы.
Для криогенных жидкостей темпеРатурпый уровень процесса кипения низок и пленочное кипепке является едким пз основных технологических процессов в работе многих криогенных аппаратов. Г л а в а 1Х. ТЕПЛООБМЕН ИЗЛУЧЕНИЕМ 1Х.1. Осиовиые попятил и определеиия Процессы теплапередачи можно разделять па две категории, Первая определяется тем, что структурные элементы среды, пи; ходяшдйся па пути переноса теплоты, принимают участие в процессе переноса. Это уже рассмотренные теплопроводпость и копвекш1я. Для пропессов второй категории характерно то, что среда может пе принимать участия в переносе теплоты.
Это тепловое юлучепие. Таким образом, между процессами теплопроводпости и копвекции, с одной стороны, и тепловым излучением — с другой, существует принципиальная разница. Копвективпый перенос теплоты и теплопроводпость рассматривались при пепрерывпом температурном поле и в тех случаях! когда теплота переходит от твердого тела к жидкости и наобоРот. Температурный градиент всегда имел конечное значение, кроме случаев, когда был равен нулю. Тепловое излучение — сложный процесс, связанный с тем, что по крайней мере дважды происходит дреобразовапие энергии: сначала переход тепловой энергии в излучение электромагнитных волн (эмиссия), затем движепие волн (фотоиов) и, по; конек, поглощение электромагнитных колебаний поглощающей средой или телом (абсорбция). Тепловое излучение рассматривается как процесс распространения поперечных электромагиитпых волн, испускаемых излучающим их телом.
Эти электромагнитные волны распространяются прямолипейио и при поглощении их каким-либо телом или средой вновь преобразуются в теплоту. Охарактеризовать электромагнитные колебаиия можно длиной волны Л и частотой и, которые связаны между собой соотно- шением Ли=с, где с — 2,998 ° 100 м/с — скорость света в вакууме. Носители тепловой лучистой энергии — электромагнитные волны — отличаются от соответствующих другим видам излучепия волн только своей длиной. действие излучения при падении его иа вещество зависит от длины волны. Границы свойств излучения по длине волны для различных видов излучения приведены ниже, мм: О,О6 1О-' (0,6...10) ° 10 е 1О е...г 10 е 2.1О ...0,4 1О (0,0...0,0) 1о-' О,о 1О-'...О,В г 1О' Космвчесисе иевучеиие... 7-излучение . Реитсевсесвие луча Ультрефволетовые лучи ..
Видимые (световые) лучи . Теиловые лучи Элеитрсметввтвые волны . 600 Большая часть длин волн, соответствущая тепловому излучению, ие совпадает с длинами волн световых лучей. Излучение, определяемое термическим диапазоном длин волн, называется инфрамрасмььм. Инфракрасное излучение может содержать в себе все разрешенные для него длины волн, тогда опо называется имтпеерааьмььм. Но тепловое кзлучепие может происходить и толью в пределах некоторого (одпого или песхольких) участка длин волн из всего диапазона.
В этом случае опо называется спееапрааьмьеле, или полосчапьььм. Так как природа тепловых и видимых (световых) лучей одииакова, их физические свойства в основном одни и те же. Законы распространения, отражения и преломления, установленные для видимых лучей, справедливы и для тепловых. Лучеиспусканяе свойствеппо всем телам и каждое из них излучает энергию непрерывно, причем излучают как горячие тела в системе, так и холодные.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
