Теплопередача (Исаченко В. П. Осипова В. А. А. Сукомел С.) (555295), страница 64
Текст из файла (страница 64)
К жидкостям несмачившощим относится ртуть, краевой угол смачивании для которой 6= 140'. Криогенные жидкости (водород, кислород, 300. 'азот) характеризуются очень малыми значениями О. Счедует отметить, что обычна применяемые в энергетике тепланосители смачивают <иеталлические поверхности. При вынужденном движении кипящей жидкости па условия отрыва па!юных пузырьков дополнительное влияние оказывает динамичесю<й напор потока.
Вследствие гяпродинаиического воздействия потока яа пузырек отрывной диаметр становится меньше, чем Н< по зависиь<асти (!3-7), и определяется толщиной пристенного слоя кипя<дей жидкости. Толщина слоя изменяется в зависимости от <псла )(е потока и интеп- -' чА.— сивности процесса парообразования. От этих факторов будет зависеть также н д<. С увечнчениеи Ве толщина пристенного слоя жидкости н,с, <эз. упрощем<аз уменьшается, уменьшается также значение <(ь стена раста пазового После отрыва паровой пузырек движется ганза. через слой жидкости. Теплоотдача между пере- ь- э и злы <и чн ° ью эь гретой жидкостью и поверхностью пузырька отлн*<ашся большой интенсивностью.
Так, коэффициенты теллоотдачи от воды к пару достигают примерно 200000 Вт/(мз К). За счет этого пузырек при всплывании значительно уваличивается в размерах. Е. 3озноилогть теплового потока от температурного напора (кризал кипения) Вы<пе были рассмотрены условия возникновении и развития паровой фазы » нагреваемай поверхности, которые одновременно опрепеляют интенсивность теплообмепа этой поверхности с кипящей жидкостью. При кипении происходит беспорядочная турбулизация парожндкостаой смеси вблизи поверхности нагрева растущими и периодически отрывающимвся пузырьками нара. Кроме того, интенсивность теплообмена связана с термическим сопротивлением весьма тонкой жидкостной прослойкой (пленки), остающейся вследствие сиачнвания непосредственно на самой поверхности нагрева под областью паровых пузырей и через которую теплота передается ау<си теплопроводности.
С повьпоенисп турбулнзацпн и у<ончением жидкостной прослойки < интенсивность теплоотдачн <велнчивается. Однако эффеит турбулиза- ~ цин является существенным лишь при незначительных перегревах, а определяюп<им фактором янляе<ся изменены толщины жидкосгнои 1 прослойки под паровыии пузырями. С увеличением перегрева жидкости увеличнваются интенсивность парообразонасня в каждом центре и число этих центров, толщина жидкостной прослойки уменьшается, .а интенсивность теплообмена увеличивается. Рассмотрим характер изл<енения плотности теплового потока ог перегрева жидкости (кривая кипения). При унелнчении температурного напора тепловой поток проходит через максимум (рнс. 13-4). Максимуму теплообиена предшествует конвективная область 1, соответствующая малым перегрева<< жидкости, н область развитого кипения 3.
Между ними находится область неустойчивого кипения Я. Опа характеризуется малой плотностью центров пар<юбразовапия Пройдя максимум, д постепенно снижаетсп па мере вытеснения пузырькового кипении пленочным. После перекидной области ! насту- 301 пает режим ушайчиваго пленочного кипения. В эши режиме аа участке 5 лучистый перенос тепла относительна невелик, а па !частке б он приобретает сушестиениас значение. Величина каэффациеита теплоотдачи увеличивается также с увеличением Л! в области пузырькопого и / пленочного режимов. Однако в последнем случае это увеличение и существенно меньше, чем увеличение р. Приведенная кривая кипения яе охватывает всех возлюжнык режимов л кипения, что показана в работах В. И.
Субботина и др (!! 1Тба). Так, при тщательной дегазации системы, 1 Де трд а также при кипении в устпниях порее гэ-е Зеегкел~есть ниженных давлений мажет иметь мерт серегреее э«к«ос е аа егкелмегь Е !з теки« «) Ста затягивание режима к«паек!!ии Ло высоких перегревов жидкости (линия АБ). Верхняя граница этих перегревов определяется спонтанным образованием паровых зародышей в объеме жидкости. Прн кипении несмачиваюших жидкостей (0>90') пленочный режим может нагаться нри малых перегревах (линия ВГ).
Ж. Влгшкие способа обогрева поверхности теплопблееп На рис. !3-4 и 13-5,п показаны кривые кипения с постепенным пе. реходам пузырькового режима е пленочный. Постепишый переход пуаырькавого режвма в пленочный наблюдается при обогреве канденспрующимся паром. Эти условия характеризуются тем, чпз устанавливается постоян- ная температура поверхности теплообмена (Т,=сопэРВ При паровом обогреве независчмои от процесса теплообмена является температура поверхиости Т, а следовательно, и температурный напор 01=.Т„ — Т . Поэтому тепловой поток, тводимый о~ ь.. верхности в переходной области, постепенно уменьшается по мере ухудгпеннв интенсивности теплообмена за счет вытеснения пузырькового режима пленочным. При независимой от процесса величине плотности теплового пптока Рр .= сопз1) имеет место скачкаабразньгй переход пузырькового режима кипения в пленочный и обратно (рис. !3-5,б).
Уславне постоянства на поверхности р, характерна для электрического обогрева. Волн подводимую мощность не уменьшгптц то система переде дег в состояние, для которого характерно значительное повышение температ!гры стенка. Зксггерименгальгго момент перехода определяется по резкому повышению 302 рс ш.а з с е щ при к пе еи м««гксстп Пи г л ~ тес т е и: ие с е [е! .г м температуры или электрического сопротивления стенки. Момент перехода пузырькового кипения а пленочное может сопровождаться разрушением 1расплазленнем) поверхности теплообмена Если после вознйкнавения пленочного юп1ении снижать тепгювую нагрузку рм то йсйеход обРатна к пузыРьковомУ РежимУ пРоизойдет лишь цРи С, и Таким обрааом, при электрическом обогреве теплоотдающей поверхно.
сти возникает своеобразный тепловов гнстсреэнс. З. Зоаисииосгь тюиюогдпчи ог диогенил и теилофиэлиеских соойгта С упелпчепием давленая уменьшаются размеры пузырька в момент вознвкйовения и отрываг увеличиваются число центров и часшта отрыва пузырей от этих центров. Степень влияния на ник давления зависит от удаленности рассмщрннаеиого состояния щ критического, так как она определяет сщпень метастабнльнасти гкидкошя, вероятаость гетерогенных фл)ктуацнй плотноств, а также количественные изменения физических свойств вещества.
С приближением термодинамического сошояпии к ри и е оыу ва пине чтпх факюрон увеличипается н соответстненно уветпчивается влияние давления на теплоотдачу. Это отчетливо следует из рис. 1З-б, пгкчроенного в безразмернык коорлинатах для ряда жндностей. Н иеи опытные данные по оси ординат отложыгы в виде опюшений и/рчг при текущем значеаии давления р э лаггэдлэг г г ьггггэг г г игг гэг г г ичг Рис !3.6.
Заввснмасп а ат р аля разлнч мх мнаксстез. к этой же величине пра условном давлении рь=О,ОЗр,з. Критическое давление для различных жндкосшй разлиюют ри — одинаковая частьот рч, характеризует одинаково выбранную дла всех жидкостей удален. ность от критического сасюмния по давлению.
Величина О,ОЗ выбирает. ся произвольна с учетои наличия наибольшего жгличества они~них данных. По.осн абсцисс на рнс. 13-б отложены отношения текущего давления к критическому ЬЛ. 12). Теплофизические свойства жилкости также существенно изменя- ются с лавлением ттемпературой). С увеличением коэффициента теплопровадности интенсивность те~- лоогдачи увеличивается, так кан уменьшается термическое сопротивление микрослоя жидкости под пареными пузырьками и увеличивается скорость их роста. С увеличением вязкости интенсивность теплоотдачн, наоборот, уменьшается, так как увеличивается толщина микрослоя жидкости и уменьшается перемсшиваннкь обусловленное отрывом пузырьков от поверхности.
Высота слоя жидкости нвд поверхноспяо теплообмепа может оказывать влияние на теплоотдачу при небольших их уровнях (рис. !3-7), соизмеримых с размерамн паровых пузырьков (Н~дэ). Н. Влияние недогреэо ягидкогги Выше было рассмотрено влияние внешнего давления н перегрева жидкости па процессы оароабразавания и па теплоотдачу. Кроме ннх к режпягньвз параметрам, влияющим нз теплоотдачу, относятся недойг))мз ду грев жидкости и скорость циркуляции. ягп В первом случае происходит кипение жидкости с недогревом. Кипением с недогревом (поверхностным кипением) паз!знают кипение у поверхности теплообмена, при гготором вдали от иее жидкость недогрета до температуры на- З гпгэшээююмл сыщепия (рис.
(3-! !). Паровые пузырьРэс !э-7. заэ самость кьтййа- ки, возпишние при кипении жидкости шмэт' 'еэзсотаэчи от Гзаэна нэ в пограничном слое, попадая а холодное ялРо. конденсируются. Таким образом, кипение у стенки сочетается с коивекцией однофазной жидкости вдали от стенки и е процессом конденсации пара иа границе раздела кипящего пограничного слоя жидкости н холодного ядра, Интенсивность парообразования на стенке зависит от перегрева жидкости; процесс конденсации обусловливается перепадом й( =(„— („, т.
е. недогревом жидкости до температуры насыщенна. Перегрев жидкости определяет иитенснвиость процесса парообразования; недогрев жидкости опрелеляет размер области, эа которую распространяется возмущающее действие процесса пароабразовавня. Чем больше недогрев жидкости, тем уже область, охваченная кипением. Прн малом недогреве пузырьки пара отделяются от пОверхности н кондеиснруются в потоке; прн болыпнх недогревах опи коиденснруются, не отделяясь от поверхности. Процессы теплообмена с поверхностным (местным) кипением имеют болыпое практическое значение, так как позволяют по.чучить более высокие значения тепловых натоков по сравнению с конвекцией однофазной жидкости.
Опи применяются при охлаждении авиационных двигателей, ракет, в устройствах для непрерывной раз.чивки стали и т. д. К недостаткам поверхностного кипения относится возможность возникновения высокочастотных пульсаций данления в рабочем канале. К. Влияние скорости принудительной циркуллйии зшдкосги При налични вынужденного движения двухфазного потока на возмущения пограничного слоя, обусэавленные пароабраэовавнем, вакладыааются дополнительные возыущения за счет турбулентных пульсаций скорости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
