И.Л. Кнунянц - Химическая энциклопедия, том 2 (1110088), страница 245
Текст из файла (страница 245)
Работа, необходимая для образования парового «пятна» на стенке и границы раздета пар-жидкостзк !.= Бо(0,5 + + 0,75 соя Π— 0,25 созз [Э), где Π— краевой угол смачйвания. При 9 = 180' работа Е,= О, т.е. на або. смачиваемой пов-сти образуется сферический пузырь, как и в объеме жидкости. С понижением давления уменьшается плотность пара, возрастает миним. радиус образования заролышей, пов-сть нагрева обедняется центрами генерации паровых пузырей. Это приволит к нестабильному Кн при к-ром происходит конвективное движение перегретой жидкости, сменяемое бурным вскипанием, инициярованным одной или несх.
микровпадинами подходящего радиуса. С понижением т-ры при вскяпании жядкости эти мнкровпалины «выключаются», и снова повторяется цикл перегрева движущейся конвективно жидкости. Т-ра, при к-рой происходит К, жидкости, находящейся под постоянным давлением (напр, атмосферным), наз. т-рой К. (Т ). В качестве Т„, принимают т-ру насыщ.
пара (т-ру насыщения) над плоской пов-стью жидкости, кипящей при данном давлении. Т-ра К. при атм. давлении приводится обычно как одна из осн. фнз.-хим характеристик химически чистого в-ва. С возрастанием давления Т, „ увеличивается (см. Клапейрона -Клаууиуса уравнение). Предельная Т„,— критич.
т-ра в-ва (см. Критические явления). Понижение Т, с уменьшением внеш. давления лежит в основе определенйя барометрич. давления, Различают объемное и поверхностное К. Объемное К.-образование паровых пузырей внутри массы жидкости, находящейся в перегретом, или метастабнльном, состоянии при Т > Т „ где Т -т-ра перегретой жидкости.
Такое К. реализуется™в т. паз. аппаратах объемного вскипания, эффективных для обезвреживания и утилизация агрессивных жидкостей, в частности днстиллерных в содовом проязводстне. Поверхностное К.-парообразование на лов-сти нагрева, имеющей т-ру Т„> Т „. Такое К. возможно и в случае, когда т-ра оси, массы жилкосги Т < Т, но в окрестности пов-сти нагрева образовался пограничн™ый слой, перегретый до т-ры, превышающей Т Осн. виды поверхностного К.-пузырьковое и пленочно™е.
Пузырьковое К. возникает при умеренных тепловых потоках на микровпадинах нов-сти, смачиваемой жидкостью. Пар генерируется на действующих центрах парообразования в виде цепочек пузырей. Благодаря циркуляции жидкости, непосредственно контактирующей с пов-стью нагрева, обеспечивается высокая интенсивность теплоотдачи- в данном случае коэф, теплоотдачи цЬВт/(ма К)) пропорционален плотности теплового потока д (Вт/ма) в степени 0,7. Пленочное К. возникает на несмачиваемых пов-стях нагрева (напра К. ртути в стеклянной трубке); на смачиваемых пов-стях пузырьховое К. переходит в пленочное (первый кризис К.) при досптженни первой критич. плотности теплового потока 27„ м Интенсивность теплоотдачи пРи пленочном К, значитсйьно меньше, чем при пузырьковом, что обусловлено малыми значениями коэф.
теплопроводности ).1Вт/(м . К)3 и плотности пара по сравнению с их значениями для жидкости. При ламинарном движении пара в пленке а д о ал, при турбулентном движении интенсивность теплоотдачи мало зависит от плотности теплового потока и размеров нагревателя. Повышение давления приводит к возрастанию и в обоих случаях. Разрушение пленочного К. и восстановление пузырькового (второй кризис К.) на смачиваемых пов-стях происходит при второй крнтич. плотностя теплового потока д„рл < д„пт (рис 1). Кризисы К. определяются йренм.
гидролинамич. механизмом потери устойчивости структуры пристенного двухфазного пограничного слоя. Критерий гидродинамич. устойчивости К. имеет вид: /г = д [(г /р, гдДрту), где др .Раз- 761 Зз химия, ввн., т 2 КИПЕНИЕ 385 ность плотностей жидкости и пара. В первом приближении при К. в большом объеме насыщ.однородной маловязкой жидкости /г = сапы (для воды, спирта и ряда др, сред )гж 0,14 — 0,16).
В жидкости, осн. масса к-рой недогрета до т-ры К. иа величину ч = Т , — Тко параметр д„ ж д„, (1 + ,у 0 /ит [бе [04 [02 ,я рис ! Зависимость пнотшмти теплового потока от равности т-р лт= Г. — т „ при каналии в ботьшам объеме сваболпо канвектируюшей милкости Г йутырьковьй решим, 2- аереколнмй решим, к,2ракгсрнтуемый сменой путырмоеой структуры на пов сш нагреве сплошп ы пар н,2м своем [ш г кой!, от к.р ю о р аются крупвье па[ювыс пузыри, 3-плен нный ренам, при а-ром аро. неволит такие ралиаанонная теплаотлача от пов.сти вагреяа с мелкости чарек паровой слоЯ, прямая ливия керактсритуст третий ьритнс кипенна + 0,1 р,о'тв К '), где д„п,а-плотность теплового потока при ч = О, р,-отношение плотностей пара и жидкости, К = г/С ч-тейуювой критерий фазового перехода, Г,- лтлссовая теплоемкость жидкости, Дж/(кг К). При низких давлениях возможен третий кризис К. в форме непосредственного перехода от режима конвсктивного движения жидкости к развитому пленочному К.
Этот переход имеет цепной кавятационный механизм и реализуется при разностях т-р на пов-сти нагрева и К., удовлетворяющих условию: ДТ ~ 400 з[гаот[тоТг[з.[(С 3 )г[срзгга) ° р. в л где й и р -соотв. теплопроводность и плотность перегретой жнлкости, д — ускорение сноб. падения.
Четвертый кравис К. связан с возникновением термодинамич. неустойчивости жидкой фазы прн достижении нек-рой критич. пов-стн нагрева. Критнч. плотности тепловых потоков при К. в каналах существенно зависят от их форм и размеров, скорости течения жидкости и паросодержания потока. Универсальные закономерности здесь пока не установлены. При сноб. растекании яшлкости по горячей пов-сти возникает т. паз.
сфероидальное состояние — жидкость зависает над пов-стью нагрева под влиянием динамич. сопротивления образующегося пара (рнс. 2). Время полного испарения данного начального объема жидкости определяется т-рон нагревателя. й ° ~ ак~Ъв ЛВЬ ййВ %30 Я[ВВ%д йй)ББ)00)лг и б в г д Рис 3 Формы испарсяяа юшколн. сваболно растскаюшеася по горячей пов.сти л в капле; сманшаюшсй нс сильно нагретую пов.сть, происколит пупырьковае кипение, б т-ра стенки повысилась, н капля пряннмаст орсона форму, с пря ушличеяни т-ры пов сти нагрева капля тавнаает в паровом слое, т-с возрастанием обмыл капля принимает форму плоского сфершша, д ювсшевный в паровом слое большой сфсроял, ив а-рата пар ваакуируетса череп куаолообралные пузыри В технол, процессах используются оба вида поверхностного К.
Напр., пленочное К. Реализуется при жидкостной закалке металлич. изделий. Проектирование теплообменных аппаратов с принудит. заданием теплового потока (с выделением джоулевой теплотм, теплоты р-ции спонтанного распада ядерного топлива, в парогенераторах я т.п.) проводится в расчете на пузырьковый режим К. теплоносителя. Возникновение пленочного Кн напр.
пря сбросе давления, може~ вызвать аварийную ситуацию. 762 Рнс 3. Завнсамость у.в. ат массово« конпыпрапня спйрта в воле пря сааб. конвскыпг в большом обьсмс н развык пов.стяк нагрсьа !. 3, 5 всртнкальвав пласткна амтв. прн давлснвяк 98,1100 в 3100 кца; 2, 4, б прососом дяа.
мсзром 0,5 мм прн такал нс давлсввлк. 4 с ы КСС7гСНСВь(= РС!з '4 0 20 40 10 00 !00 0 вкаамраакл, д ко васса РС1, аз РСЧ, + РС1 РС!с + Н+ -ь РС15 + НС! 386 КИПРЕ НАЛЬ Термогндродинамжка К. р-ров и чистых жидкостей существенно различна. Так, для нек-рых р-ров н эмульсий критич. плотность теплового потока зависит от концентрации компонентов немонотонно, т.е. возможно существование экстремумов, причем максимум бы 1 м. б. значительно больше, чем критич.
зндчение теплового потока для каждого компонента в отдельности (рнс. 3), Прн растворении в жидкости нелетучего и-на снн:кается давление ее насыш. пара н повышается Т . Это позволяет определять мол. м. растворенньзх в-в по вызываемому ими повышению Т чистого р-рителя (см. Эбудносконид). Выпадение твердо™1 фазы из р-ра иа пов.сть нагрева приводит к снижению общего коэф. теплопередачи. В таких процессах температурный режим теплообменных аппаратов необходимо рассчитывать в соответствии с диаграммой сосгиоднид данного раствора.
Режим К. существенно влияет на характер распространения акустич. волн в парожидкостной смеси. При этом волновые возмущения сопроводгдаются испарением и конденсацией на граняцах раздела фаз. Скорость звука в таких системах определяется соотношением между частотой волны и характерными временами пропессов, обусловливающих фазовые переходы.
Если частота настолько нязка, что наложенное возмущение Ьр вызывает изменение плотности Ар только за счет фазовых переходов, то скорость волны равна термо2йгнамически равновесной скорости звука а, = = Рог/(р ь/уС Т ТЙо) тле /20 уд. газовая постоянная, Дж/(кг К). Если частоты волй таковы, что фазовые переходы практически ие успевают происходить, то звух расЩюстРаиастса со скоРостью ао = /удо/Р 1Р,1, где 7 показатель адиабаты пара; сро объемное паросодержание смеси. Для реальных частот возмущений и состояний парожидкостной среды пузырьковой стру«туры скорость звука близка к значению аы к-рос отличается от ао примерно на лва порядка. Так, для р - 0,1 величина а, = 1 м/с при ао ж !00 м/с.
Фаэовые переходы влияют на динамику н структуру акустич. воли. Зуи структуры обобщаются в виде спел. режимных карт Лын. гкрп нов В. Ц., Мстастабяльвая нвдкссть, М., 1972; К у та т сладзсц С., Основы теорию тсплообмсва, 5 взд., М., !979, Кутатслад. заС С Накорякова Е.. Тспламассообмсн я волны в газонндкостнмк сасммал, Новмвб., 1984.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
