ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Теплообмен при кипении однокомпонентной жидкостиОпыт показывает, что температура кипящей жидкости всегда несколько выше температуры кипения ts. Она остается почти постоянной в направлении от свободного уровня к поверхности теплообмена (рис. 14) и лишь в слое толщиной 2 – 5 мм у самой стенки резко возрастает. Следовательно, в прилегающем к стенке слое жидкость перегрета на Δt=t – ts; эта величина называется температурным напором.
Рис. 14. Кривая распределения температуры в жидкости при пузырьковом кипении
В начале кипения -область А (Рис. 15) при Δt = 0 - 5 ºС, q = 100 – 5600 Вт/м2 значение коэффициента теплоотдачи невелико и определяется условиями свободной конвекции однофазной жидкости. При дальнейшем кипении и повышении Δt значения коэффициентов теплоотдачи и q резко увеличиваются и при Δt = 25 ºС достигают своего максимального значения: αкр = 5,85·104 Вт/(м2·К), qкр = 1,45·106Вт/м2. Эту область, обозначенной на рис. 15 буквой В, называют областью пузырькового кипения.
Рис. 15. Зависимость плотности теплового потока q и коэффициента теплоотдачи α от температурного напора при кипении воды при атмосферном давлении
Последующее повышение Δt приводит к еще более интенсивному процессу образования пузырьков на твердой поверхности. Сливаясь затем между собой, они образуют общую паровую пленку. Образование паровой пленки приводит к резкому снижению интенсивности теплообмена между поверхностью и жидкостью, вследствие большого термического сопротивления пленки. Эта область, обозначена на рис. 15 буквой С и называется переходной областью. Следует отметить, что паровая пленка в этой области неустойчива. При дальнейшем увеличении перепада температур образовавшаяся на поверхности пленка становится устойчивой, интенсивность теплообмена продолжает падать. При некотором значении перепада температур процесс теплообмена стабилизируется, а коэффициент теплоотдачи имея при том минимальное значение, не зависит от перепада температур. Эта область обозначена на рис. 15 буквой D и называется областью пленочного кипения. В практических расчетах пузырькового кипения воды удобно пользоваться следующими уравнениями:
(141)
(142)
Зависимости (141) и (142)действительны в диапазоне давлений от 0,1 до 5 МПа. При пузырьковом кипении фреона 12 в диапазоне температур от – 40 до 10 ºС для определения α рекомендуется формула
(143)
При кипении фреона 11 может быть использована зависимость
(144)
В этих уравнениях q – в Вт/м2, р – в МПа, коэффициент теплоотдачи – Вт/(м2·К). При вынужденном турбулентном движении кипящей жидкости в трубах теплоотдача осуществляется по-разному. Если обозначить коэффициент теплоотдачи, полученный по формуле (141), αq, а коэффициент теплоотдачи, рассчитанный по уравнению подобия для однофазной жидкости (130), αw, то, как показывают опыты, при αq /αw <0,5 коэффициент теплоотдачи при пузырьковом кипении движущейся воды в трубе α=αw а при αq/αw>2; α=αq. В области 0,5 ≤ αq/αw ≤2 коэффициент теплоотдачи определяют по формуле
(145)
При пленочном кипении средний коэффициент теплоотдачи определяется следующим образом: на вертикальной поверхности
, (146)
где λ п – коэффициент теплопроводности пара при температуре насыщения; μ п – динамический коэффициент вязкости пара при температуре насыщения; h – высота стенки, на горизонтальном цилиндре
, (147)
где d – наружный диаметр цилиндра; ρ – плотность жидкости при температуре насыщения.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|