Испарение

Испарение

• Испарение жидкости происходит таким образом, что в пространстве между жидкостью и паром образуется пар. Это потому, что, например, Например, излучение, направленное на поверхность и поглощенное поверхностью жидкости, переносится непосредственно на жидкость у ее поверхности. Этот процесс испарения похож Это процесс плавления, описанный в главе о теплопроводности, который может быть рассчитан в основном таким же образом way. In практика показывает, что в большинстве случаев тепло передается от твердого тела к жидкости .

Поверхность, на которой жидкость соприкасается, и пар образуются в виде пузырьков, которые возникают и растут на поверхности нагрева, а когда достигают определенного размера, то отделяются А потом он поднимается сквозь жидкость. Этот тип испарения называется boiling. It будет рассмотрен в этом разделе. Сложный характер процесса кипения уже давно ограничивает наши знания. Только собирая экспериментальные данные. Однако в последнее время были достигнуты значительные успехи в этой области благодаря тщательным экспериментальным исследованиям и разработке моделей. Для того чтобы значительно упростить фактический процесс, вы можете приложить габаритный анализ и методы анализа.

Экспериментально можно определить изменение внутренней энергии, а неопределённость, обусловленную аддитивной постоянной, устранить выбором стандартного состояния в качестве состояния отсчёта. Людмила Фирмаль

Кипящий теплообмен ожидается в ближайшее время Во многих случаях это можно предсказать, проанализировав его таким же образом, как и другие виды теплопередачи, описанные в предыдущем разделе. Выявление существенных особенностей процесса кипячения Рассмотрим испарение жидкости с нагретой поверхности в воде. Предположим, что жидкость изначально находится при температуре ниже температуры испарения. Тогда вы можете наблюдать его Через некоторое время, когда тепло проходит через поверхность нагрева, на этой поверхности появляются пузырьки пара.

Когда они достигают определенного размера, они делятся на Двигайтесь к поверхности и двигайтесь к жидкости. Но через некоторое расстояние они снова исчезают. Очевидно, они конденсируются в жидкость, которая еще не достигла своей максимальной емкости. Температура испарения. (После того, как жидкость достаточно «нагреется», пузырьки пара проходят весь путь до поверхности жидкости, образуя таким образом поток пара Пространство на поверхности. Оба эти процесса были найдены (применение к технологии. Процесс конденсации пара вблизи поверхности нагрева локализуется кипением или Переохлажденный кипяток.

Процесс, посредством которого пузырьки пара проникают на поверхность жидкости, называется кипячением с чистым испарением. Процесс Кипение также влияет на движение жидкости вблизи поверхности нагрева. Если эта поверхность погружена в большой контейнер, то движение жидкости регулируется естественной конвекцией или — Движение пузыря. Этот тип кипения классифицируется как кипение в бассейне. С другой стороны, если кипение происходит на стенке трубы, по которой течет жидкость Значительная скорость, эта скорость влияет на рост пузырьков и их разделение.

Такое кипение называется кипением при принудительной конвекции. Самые (полностью обследованные Очистите испарение и бассейн вскипятить. Поэтому этот процесс будет подробно рассмотрен в следующем пункте. Затем тест принудительно переносят на местный кипяток Конвекция, наконец, некоторые комментарии сделаны о кипении во время принудительной конвекции с чистым испарением. На рис. 12-6 показан график температурного поля при кипении Вода измеряется для кипения бассейна с чистым испарением на горизонтальной поверхности нагрева.

Пространство на поверхности воды было заполнено паром в атмосфере Давление (соответствует температуре пара 100°c). На рисунке видно, что при равномерной температуре весь объем воды равен 3, но она слегка перегревается (0, 4°с). Правда, рядом с отоплением Температура поверхности, температура воды повышается в тонком слое с очень большим наклоном к температуре (поверхность 109°c, температура очень низкая). Температурное поле зависит от теплоты Поверхность нагрева, мм 12-6. Температурный профиль жидкости, кипящей на горизонтальной нагреваемой поверхности[l. 354].

Поток, давление, форма, кипящая жидкость. Но Рассмотренные здесь качественные характеристики одинаково проявляются во всех процессах acidification. To понять Температурные условия и теплопередачу, связанные с кипением、 Необходимо подробно рассмотреть процесс образования пузырьков в жидкости[л.  229]. Для этой цели мы сначала рассмотрим пузырь lar. Пузырь lar находится в следующем жидком и тепловом равновесии. Постоянная температура. При этом условии пузырь определенного радиуса сохраняется до того, как он исчезнет или вырастет за счет конденсации.

Дальнейшее испарение жидкости в пузырьке area. To изучите динамическое равновесие пузырька, которое отрицается рисунком 1-2-7, представьте и представьте себе полупузырь Половина равновесия. Сила, действующая на поверхность плоскости 1-1, действует изнутри пузырька давления пара pvₜ, давления жидкости pi снаружи пузырька и поверхности Поверхностное натяжение пены. Эта сила на единицу длины поверхности представлена a-сила, создаваемая поверхностным натяжением, равна 2lr m.

Давление пара и Давление жидкости равно разности давлений в поперечном сечении пузырьков, образующих силу в направлении, перпендикулярном плоскости 1-1. Вы получаете следующее уравнение: а) = 2wo, перепад давления равен: 2o l,  — l = — * радиус разреза r на 2 части (12-14) до теплового равновесия, НС Существовала разница температур между паром в пузырьках и жидкостью вокруг них. Температура пара внутри пузырьков также должна быть равна температуре насыщения при давлении Поскольку давление жидкости низкое, необходимо перегреть жидкость так, чтобы пузырьки пара находились в равновесии. Тем больше количество дополнительного тепла、 Радиус пузырька.

Термодинамика заключается в том, что давление насыщенного пара, находящегося в равновесии с жидкостью при определенной температуре, разделено плоской поверхностью. Больше, чем давление насыщения вогнутой кривой. Однако эта разница, покуда мала по сравнению с разницей давлений, определенной в уравнении (12-14) 、 Давление испарения не приближается к критическому давлению кипящей жидкости. Если уравнение справедливо для нулевого радиуса, это означает, что оно необходимо Бесконечно большая дополнительная жара формирует пузыри в liquid. In факт, если размер пузыря очень мал, не рассматривайте его на основе следующего: Непрерывность жидкости. Приведенное уравнение основано на его молекулярной структуре.

Однако из этого уравнения видно, что требуется большое дополнительное тепло. Образование новых пузырьков. Если газ находится в виде небольших пузырьков в жидкости, то образование новых пузырьков происходит проще. Такими газами являются Образование пены. Процесс образования бета-нового пузыря называется процессом сгущения. Пузырьки пара поднимаются, когда температура жидкости выше температуры насыщения 、 Совместимость с давлением pᵥ. In в этом случае тепло передается жидкости на поверхности пены, которая находится при температуре насыщения. Учитывая такой процесс теплопроводности, x.  С.  Форстер и Н.  Зоевер.  230]мы смогли рассчитать рост пузыря.

Это хорошо согласуется с результатами измерений. Конденсация и рост пузырьков в жидкости происходит с равномерным атомом Реактор, в котором тепло испарения выделяется во время деления атомного ядра, которое находится в жидкости. Рождение нового пузырька в жидкости является частью процесса кипения Он еще не был описан аналитически. Когда кипение происходит на твердой поверхности, где тепло подается к жидкости, большое количество дополнительного Тепло для роста мелких пузырьков подается внутрь тонкого слоя вблизи поверхности нагрева (см. Рис. 12-6).

Особенно большие зоны перегрева находятся в верхних пазах Весьма вероятно, что в этих местах будет происходить образование новых пузырей occur. In факт, условие-рисунок 12-7. Эскиз пузырька пара в жидкости. Рисунок 12-8. Набросок * Пена пара на поверхности. Условия динамического равновесия вблизи твердой поверхности более сложны, чем пузырьки в середине жидкости. Рисунок 12-8 ′ показывает эскиз пузырька Поверхность. При этом условии следует учитывать поверхностное натяжение 3. Первое о ограничено характеристиками пара и жидкости.

Жидкость. 2-й oiₛ определяется характеристиками твердой поверхности и жидкости, действующей со стороны жидкости вдоль твердой поверхности, а 3-й cjᵥₛ. Пар и свойства твердой поверхности, и от»пара» действует вдоль твердой поверхности. Для горизонтальных равновесий соотношение Из-за этих напряжений: avs>°/ 5 = s / y cos p, (12-15) угол p зависит от относительной величины различного «поверхностного натяжения». Может быть меньше 90°или больше 90°. В первом случае считается, что жидкость смачивает поверхность.

Если угол Р больше 90°, то поверхность считается optimal. It часто предполагается, что есть некоторые тонкости Паровая пленка между жидкостью и твердой не смачивающей поверхностью, даже при кипении не образуется occur. It понятно, что состояние смачиваемости поверхности сильно влияет на формирование следующей. Пена. «Для того чтобы передать определенное количество тепла от поверхности к кипящей жидкости, сначала требуется меньшая разница температур, и это Разница будет постепенно увеличиваться с time. It принято, что первый адсорбированный газ на поверхности способствует образованию пены до тех пор, пока она постепенно не удаляется .

  Испарение жидкости происходит таким образом, что в пространстве между жидкостью и паром образуется пар. Это потому, что, например, Например, излучение, направленное на поверхность и поглощенное поверхностью жидкости, переносится непосредственно на жидкость у ее поверхности. Этот процесс испарения похож Это процесс плавления, описанный в главе о теплопроводности, который может быть рассчитан в основном таким же образом way. In практика показывает, что в большинстве случаев тепло передается от твердого тела к жидкости Поверхность, на которой жидкость соприкасается, и пар образуются в виде пузырьков, которые возникают и растут на поверхности нагрева, а когда достигают определенного размера, то отделяются А потом он поднимается сквозь жидкость.

Этот тип испарения называется boiling. It будет рассмотрен в этом разделе. Сложный характер процесса кипения уже давно ограничивает наши знания. Только собирая экспериментальные данные. Однако в последнее время были достигнуты значительные успехи в этой области благодаря тщательным экспериментальным исследованиям и разработке моделей. Для того чтобы значительно упростить фактический процесс, вы можете приложить габаритный анализ и методы анализа. Кипящий теплообмен ожидается в ближайшее время Во многих случаях это можно предсказать, проанализировав его таким же образом, как и другие виды теплопередачи, описанные в предыдущем разделе.

Выявление существенных особенностей процесса кипячения Рассмотрим испарение жидкости с нагретой поверхности в воде. Предположим, что жидкость изначально находится при температуре ниже температуры испарения. Тогда вы можете наблюдать его Через некоторое время, когда тепло проходит через поверхность нагрева, на этой поверхности появляются пузырьки пара. Когда они достигают определенного размера, они делятся на Двигайтесь к поверхности и двигайтесь к жидкости. Но через некоторое расстояние они снова исчезают. Очевидно, они конденсируются в жидкость, которая еще не достигла своей максимальной емкости.

Температура испарения. (После того, как жидкость достаточно «нагреется», пузырьки пара проходят весь путь до поверхности жидкости, образуя таким образом поток пара Пространство на поверхности. Оба эти процесса были найдены (применение к технологии. Процесс конденсации пара вблизи поверхности нагрева локализуется кипением или Переохлажденный кипяток. Процесс, посредством которого пузырьки пара проникают на поверхность жидкости, называется кипячением с чистым испарением. Процесс Кипение также влияет на движение жидкости вблизи поверхности нагрева.

Если эта поверхность погружена в большой контейнер, то движение жидкости регулируется естественной конвекцией или — Движение пузыря. Этот тип кипения классифицируется как кипение в бассейне. С другой стороны, если кипение происходит на стенке трубы, по которой течет жидкость Значительная скорость, эта скорость влияет на рост пузырьков и их разделение. Такое кипение называется кипением при принудительной конвекции. Самые (полностью обследованные Очистите испарение и бассейн вскипятить. Поэтому этот процесс будет подробно рассмотрен в следующем пункте. Затем тест принудительно переносят на местный кипяток Конвекция, наконец, некоторые комментарии сделаны о кипении во время принудительной конвекции с чистым испарением.

На рис. 12-6 показан график температурного поля при кипении Вода измеряется для кипения бассейна с чистым испарением на горизонтальной поверхности нагрева. Пространство на поверхности воды было заполнено паром в атмосфере Давление (соответствует температуре пара 100°c). На рисунке видно, что при равномерной температуре весь объем воды равен 3, но она слегка перегревается (0, 4°с). Правда, рядом с отоплением Температура поверхности, температура воды повышается в тонком слое с очень большим наклоном к температуре (поверхность 109°c, температура очень низкая). Температурное поле зависит от теплоты Поверхность нагрева, мм 12-6.

Температурный профиль жидкости, кипящей на горизонтальной нагреваемой поверхности[l. 354]. Поток, давление, форма, кипящая жидкость. Но Рассмотренные здесь качественные характеристики одинаково проявляются во всех процессах acidification. To понять Температурные условия и теплопередачу, связанные с кипением、 Необходимо подробно рассмотреть процесс образования пузырьков в жидкости[л.  229]. Для этой цели мы сначала рассмотрим пузырь lar. Пузырь lar находится в следующем жидком и тепловом равновесии. Постоянная температура.

При этом условии пузырь определенного радиуса сохраняется до того, как он исчезнет или вырастет за счет конденсации. Дальнейшее испарение жидкости в пузырьке area. To изучите динамическое равновесие пузырька, которое отрицается рисунком 1-2-7, представьте и представьте себе полупузырь Половина равновесия. Сила, действующая на поверхность плоскости 1-1, действует изнутри пузырька давления пара pvₜ, давления жидкости pi снаружи пузырька и поверхности Поверхностное натяжение пены.

Эта сила на единицу длины поверхности представлена a-сила, создаваемая поверхностным натяжением, равна 2lr m. Давление пара и Давление жидкости равно разности давлений в поперечном сечении пузырьков, образующих силу в направлении, перпендикулярном плоскости 1-1. Вы получаете следующее уравнение: а) = 2wo, перепад давления равен: 2o l,  — l = — * радиус разреза r на 2 части (12-14) до теплового равновесия, НС Существовала разница температур между паром в пузырьках и жидкостью вокруг них. Температура пара внутри пузырьков также должна быть равна температуре насыщения при давлении Поскольку давление жидкости низкое, необходимо перегреть жидкость так, чтобы пузырьки пара находились в равновесии.

Тем больше количество дополнительного тепла、 Радиус пузырька. Термодинамика заключается в том, что давление насыщенного пара, находящегося в равновесии с жидкостью при определенной температуре, разделено плоской поверхностью. Больше, чем давление насыщения вогнутой кривой. Однако эта разница, покуда мала по сравнению с разницей давлений, определенной в уравнении (12-14) 、 Давление испарения не приближается к критическому давлению кипящей жидкости. Если уравнение справедливо для нулевого радиуса, это означает, что оно необходимо Бесконечно большая дополнительная жара формирует пузыри в liquid. In факт, если размер пузыря очень мал, не рассматривайте его на основе следующего: Непрерывность жидкости.

Приведенное уравнение основано на его молекулярной структуре. Однако из этого уравнения видно, что требуется большое дополнительное тепло. Образование новых пузырьков. Если газ находится в виде небольших пузырьков в жидкости, то образование новых пузырьков происходит проще. Такими газами являются Образование пены. Процесс образования бета-нового пузыря называется процессом сгущения. Пузырьки пара поднимаются, когда температура жидкости выше температуры насыщения 、 Совместимость с давлением pᵥ. In в этом случае тепло передается жидкости на поверхности пены, которая находится при температуре насыщения.

Учитывая такой процесс теплопроводности, x.  С.  Форстер и Н.  Зоевер.  230]мы смогли рассчитать рост пузыря. Это хорошо согласуется с результатами измерений. Конденсация и рост пузырьков в жидкости происходит с равномерным атомом Реактор, в котором тепло испарения выделяется во время деления атомного ядра, которое находится в жидкости. Рождение нового пузырька в жидкости является частью процесса кипения Он еще не был описан аналитически. Когда кипение происходит на твердой поверхности, где тепло подается к жидкости, большое количество дополнительного.

Тепло для роста мелких пузырьков подается внутрь тонкого слоя вблизи поверхности нагрева (см. Рис. 12-6). Особенно большие зоны перегрева находятся в верхних пазах Весьма вероятно, что в этих местах будет происходить образование новых пузырей occur. In факт, условие-рисунок 12-7. Эскиз пузырька пара в жидкости. Рисунок 12-8. Набросок * Пена пара на поверхности. Условия динамического равновесия вблизи твердой поверхности более сложны, чем пузырьки в середине жидкости. Рисунок 12-8 ′ показывает эскиз пузырька Поверхность. При этом условии следует учитывать поверхностное натяжение 3.

Первое о ограничено характеристиками пара и жидкости. Жидкость. 2-й oiₛ определяется характеристиками твердой поверхности и жидкости, действующей со стороны жидкости вдоль твердой поверхности, а 3-й cjᵥₛ. Пар и свойства твердой поверхности, и от»пара» действует вдоль твердой поверхности. Для горизонтальных равновесий соотношение Из-за этих напряжений: avs>°/ 5 = s / y cos p, (12-15) угол p зависит от относительной величины различного «поверхностного натяжения». Может быть меньше 90°или больше 90°. В первом случае считается, что жидкость смачивает поверхность. Если угол Р больше 90°, то поверхность считается optimal. It часто предполагается, что есть некоторые тонкости .

Паровая пленка между жидкостью и твердой не смачивающей поверхностью, даже при кипении не образуется occur. It понятно, что состояние смачиваемости поверхности сильно влияет на формирование следующей. Пена. «Для того чтобы передать определенное количество тепла от поверхности к кипящей жидкости, сначала требуется меньшая разница температур, и это Разница будет постепенно увеличиваться с time. It принято, что первый адсорбированный газ на поверхности способствует образованию пены до тех пор, пока она постепенно не удаляется «bubbles. It можно понять, что микроструктура поверхности и состояние поверхности оказывают большое влияние на время кипения по вышеизложенному.

Загрязнение участка или Образование пленок адсорбированных газов. С другой стороны, в большинстве случаев толщина теплового пограничного слоя на поверхности составляет Случай определяется движением пузырьков. Поскольку пузырьки растут, рост и отделение пузырьков от поверхности также является более сложным процессом, чем происходит внутри жидкости. В пограничном слое с большим градиентом температуры. Особенно в высокоскоростном потоке тепла, сила инерции может также повлиять на разъединение пузырей Скорость роста, и высокое давление. Это ellion [l. 231] указывает на то, что пузырь движется в жидкости со значительной скоростью снизу Горизонтальное, электрическое отопление «полоса».

«Сложность явления до сих пор препятствовала хорошо проанализированной постановке проблемы. Думать об этом. Процесс теплопередачи связан с кипячением. На рис. 12-6 показано, что тепловое сопротивление в процессе испарения концентрируется в основном в тонком термическом пограничном слое Поверхность нагрева. Поэтому, анализируя теплообмен при кипячении, нужно акцентировать свое внимание именно на этом area. In в литературе коэффициент имеет 2 определения. Передача тепла фильма во время boiling. In 1 из них тепловой поток q поверхности нагрева делится на разность d / температуры поверхности и температуры насыщения、 Связано с гидравлическим давлением.

В другом определении используется разница между температурой поверхности и температурой жидкой массы. Это последнее определение、 Определение обычно используется при изучении конвекции без фазового превращения. Первое определение имеет то преимущество, что вы можете получить более насыщенные температуры Легко и точно от измерения давления. Поэтому определение euo используется чаще. Между (Кстати, разница между обоими коэффициентами теплопередачи невелика.

Эта цифра 12-6. На рис. 12-9 показан коэффициент теплопередачи (по 2-му определению), измеренный при кипении бассейна чистым испарением воды при атмосферном давлении pressure. It это легко понять. Коэффициент теплопередачи увеличивается в первую очередь.

Коэффициент теплопередачи кипящей воды горизонтальной трубы (d) и горизонтальной плиты (b и c) 1 Ата [л. 376j. At a постоянная скорость разница температур d /increases. At приблизительно d / = 5. 5°c, скорость роста намного больше, и примерно d / = 22. 2° Максимальное значение достигнуто. При дальнейшем увеличении d / коэффициент теплопередачи уменьшается. Измерение вышеуказанной разности температур * показано на фиг. 12-9, коэффициент равен Теплопередача достигает минимума при-d/, почти 111°c, а затем снова начинает увеличиваться.

Визуальное наблюдение объясняет это своеобразное поведение. Вы можете это увидеть В области 0 Д/ 5. 5°С пузырьки появляются только в некоторых выбранных местах на поверхности нагрева, поднимаясь к дальним рядам. Мы уже описывали это явление. М.  Якоб. Он сказал: «небольшое количество пузырьков лишь незначительно влияет на теплопередачу, коэффициент теплопередачи в основном、 Жидкость из-за изменения температуры. Поэтому испарение в этой области называют естественным конвективным кипением.

Количество мест, в которых появляются пузырьки, увеличивается с ростом Д / » и выше£ £ = 5. 5°С, поверхность нагрева очень плотно усеяна пузырьками воздуха, что затрудняет отделение жидкости и увеличивает теплопередачу. Это считается причиной резкого увеличения коэффициента теплоотдачи в области 5, 5°c d / 22, 2°c, что называется пузырьковым кипением. В диапазоне температур выше 11°c、 По мере увеличения разности температур коэффициент теплопередачи снова повышается, скорость испарения становится очень большой, и непрерывный слой пара покрывает всю поверхность и пузырьки воздуха Из этого слоя идет пар.

Кипение в этой области называется «пленочным кипением». Объясняется это тем, что чем ниже теплопроводность паровой пленки, тем меньше тепла она должна пропускать Коэффициент теплопередачи в этой области. Если перепад температур очень велик, излучение увеличивает передачу энергии. Дело в том, что паровая пленка покрывает нагрев Поверхность с большим тепловым потоком известна давно. Например, если капля воды падает на нагретую поверхность, она не касается поверхности、 Он будет распылен на мембране пара, и это займет значительное количество времени для капель, чтобы испариться.

Из того, что это явление сообщается и объясняется, его называют лейденским эффектом Мороза. Лейденский мороз в 1756 году. Коэффициент теплопередачи уменьшается с увеличением перепада температур 22, 2°c d / 11 g c область、 Поверхность покрыта галькой, а некоторые покрыты пленкой. Испарение в этой области называется временным кипением или частичным мембранным кипением. Тепловой поток через единицу площади q Поверхность и в единицу времени может быть определена в соответствии с рисунком. Путем умножения коэффициента теплопередачи 12-9 на разность температур d/.

В результате、 Температурный диапазон 22. 2 ° СД / 111°thermal тепловой » поток q также уменьшается с увеличением Д/. Как показано на рисунке. 12-10, » это приносит значительные результаты в технических применениях. Во многих случаях тепловой поток q является контролируемой величиной. Установите тепловой поток на значение, показанное на рисунке. 12-10. С температурой поверхности нагрева Температура жидкости равна d / d. Здесь при постепенном увеличении теплового потока разность температур d / монотонно возрастает.

До тех пор, пока поток не достигнет qb и разница температур d / in»до тех пор, пока не будет установлено новое условие, во много раз» равновесие будет немного выше точки c.  Обычно соответствующая разность температур d / s настолько велика, что температура на нагретой поверхности превышает температуру плавления большинства metals. In этот случай, поверхность Она рушится. Поэтому точка b называется точкой выгорания. Из-за тенденции использовать высокий тепловой поток, инженеры должны проектировать оборудование, чтобы функционировать в какой-то момент Выгорание; поэтому точное знание в этом отношении имеет техническое значение.

• Если верно предположение, что теплообмен в области свободной конвекции кипения определяется 12-10 свободным теплообменным потоком для высева семян. Тепловой поток q кипения как функция разности температур d/. Незначительное увеличение теплового потока такой величины、 Если температура повышается до конвекции в жидкости, то можно определить коэффициент этой области, а поля nu = f  (gr, pr), (12-16) представляют собой свободную конвекцию Теплопередача. Форма функции f зависит от формы поверхности нагрева. М.  Якоб.

 232]показали, что известная зависимость свободной конвекции адекватно соответствует Коэффициент merenykm: передача тепла свободной конвекции boiling. In область кипения пузырьков, движение пузырьков Процесс передачи тепла. Это предположение сделано Ф.  Окей. Гюнтер и Ф.  Крейт.  233] обнаружили, что пена падает с поверхности Скорость до 4, 5 м / s. In кроме того, было установлено, что большая часть теплового потока в этой области идет»от поверхности нагрева к жидкости, от жидкости к пузырькам пара».

В рамках термодинамики абсолютное значение внутренней энергии найдено быть не может, поскольку она задаётся с точностью до аддитивной постоянной. Людмила Фирмаль

Это означает, что характер теплообмена на нагреваемой поверхности можно рассматривать как результат вынужденной конвекции liquid. In в этом случае конвекция поддерживается движением. Пузырьков, а коэффициент теплопередачи следует записать в формуле в виде inu = / (re, pr). Последние попытки теоретически объяснить теплообмен при пузырьковом кипении、 Установите взаимосвязь между движением пузырьков и их ростом. Однако конвекция также зависит от количества пузырьков, образующихся за единицу времени на единицу площади поверхности.

Связь между этим количеством и микроструктурой поверхности затрудняет ее теоретическое изучение. Розенофф.  234], Фостер и Зубер [l. 235] полуэмпирическое предложение Соотношение. Они исходили из предположения, что теплообмен между поверхностью нагрева и кипящей жидкостью может быть описан соотношением в виде nu = / (re, pr). В качестве определения Параметрами этих стандартов являются диаметр пены, скорость и количество пара, образующегося в пене, как мера количества bubbles. As в результате, Розенфельд Следующее соотношение:= a  (12-17), где d / — разность между температурой поверхности и температурой насыщения. Ifg-это тепло испарения. Q-тепловой поток на поверхности нагрева.

Си.  p.  z, pp pr / — удельная теплоемкость жидкости при температуре насыщения, вязкость, плотность, число Прандтля; pᵥ-плотность пара. O-поверхностное натяжение на границе раздела газ-жидкость При насыщенной температуре. Константа а зависит от всех факторов, влияющих на формирование bubbles. As в результате обработки экспериментальных результатов, Розенов Значения между 0, 0027 и 0, 013 были найдены, и Пирет и Избин [l. 236] » принудительная конвекция с чистым испарением была определена в результате наших собственных экспериментов по передаче тепла при охлаждении. Значение между 0. 0022 и 0, 015.

Широкий диапазон этих параметров говорит о том, что еще предстоит много исследований, прежде чем»вполне удовлетворительно». Пропорция кипения пены. Соответствие между кипением в бассейне и константой а, измеренной при кипении в условиях принудительной конвекции, в этой области Поскольку пузырьки движутся очень большими, эффект принудительной конвекции обычно невелик. Кипение жидкого металла эксперименты показывают сильное влияние Смачиваемость-поверхность. Получается, что в мокрой жидкости, кипение без пузырьков не бывает вообще.

Для передачи тепла, связанного с мембранным кипением, Л.  А.  Бромлей.  237] получено соотношение, основанное на модели, в основном идентичной теории пленок нуссельта о конденсации. Принимается паровая пленка, прилегающая к поверхности нагрева «Под влиянием плавучести повышается. Тепло передается через эту пленку через теплопроводность. Полученное соотношение вертикальной стенки совпадает с уравнением. (12-9), единственное отличие: плотность p этого уравнения заменяет разность между плотностью жидкости и плотностью пара (pj-pj). То есть необходимо ввести уравнение.

«Характеристики pair. It было установлено, что соотношение горизонтальных труб, а также Формула (12-9), совпадает с экспериментальными результатами при введении «Поправка с учетом того, что теплопередача через излучение через паровую пленку увеличивает толщину паровой пленки и оказывает трение на паровую пленку, в которой движется жидкость. Очень важно. «Мы получаем соотношение, которое позволяет определить пиковый тепловой поток, возникающий, когда пена закипает в точке выгорания. Кутателадзе [Л. 238], Розенова и Гриффита [l. 239], Зубера [l. 240] удалось получить такие уравнения аналитически, рассматривая стационарное состояние «паровой пленки и жидкости».

Однако、 Двигайтесь относительно друг друга. Если принять во внимание тот факт, что 2 типа жидкостей являются невязкими и движутся»под действием силы тяжести«, то получается следующее уравнение: Максимальный тепловой поток в точке сгорания qb: p / + pur2p / g’. (12-18) где iₗᵥ-теплота испарения. Pᵥ-плотность пара; pz-плотность жидкости. А-поверхность Жидкое напряжение. Поверхность пара-рисунок 12-11 сравнивает эту эмпирическую формулу с экопериментальным — > o l этанолом безразмерным способом. Чачелс. Wonilla пентан * * * * * о бензине — * * метанол. Вестминстер и Сант-Анджело•8 o да.

О странных домах и воде. О / / □ / — o х г / в / 0 7 максимальный тепловой поток при кипении, м / ч * 10-30, 305 Рисунок 12-Н Сравнение соотношения тепловых потоков в точке горения с экспериментальными результатами[l. 377]результаты, полученные в различных исследованиях и различных liquid. It видно, что соглашение, которое считается вполне удовлетворительным, подразумевает, что состояние поверхности не влияет на теплообмен в точке выгорания. Соотношение Зубер применим к бассейну кипя с чистым evaporation. In в случае локальной промывки экспериментально установлено, что максимальный тепловой поток значительно выше (в 4 раза Более.

Принудительная конвекция также увеличивает максимальный тепловой поток. Дело в том, что это шансы! Передача тепла от поверхности к кипя жидкости очень большая, которая делает Этот процесс очень эффективен при охлаждении. Например, этот процесс используется при регенерационном охлаждении стенок камеры сгорания rocket. In это приложение, 1 кусок топлива Дуйте вдоль стенок камеры сгорания. Обычно тепловой поток очень высок, поэтому образование пузырьков происходит в непосредственной близости, превышая температуру насыщения жидкости локально Стена.

Однако внутри охладителя температура ниже температуры испарения, и пузырьки «отрываются», как только они отделяются от поверхности бета и проникают в жидкость. Здесь. — Процесс теплопередачи следует характеризовать как принудительное конвективное локальное кипение. «Последние несколько лет она интенсивно изучается. Например, если вода Если труба и трубка нагреваются снаружи, тепло будет отображаться на рисунке 12-12, «расход на единицу объема трубы-по закону-дисплей». Эксперимент с Розеновым и Кларком[л.  241].

Во-первых, тепловой поток увеличивается с той же скоростью, что и температура стенки и общая разница температур Принудительный поток пара (линия Колберна). Однако, как только на поверхности β образуются пузырьки, увеличение теплового потока становится очень быстрым. 、 Необходимая разница температур практически не зависит от тепла flux. At в то же время мы обнаружили, что различные кривые, показанные на рисунке, зависят от температуры Насыщение. Розенов и Кларк показали, что при построении графика теплового потока на единицу площади эти кривые можно объединить в 1 ряд.

Температура стенки минус объемная температура вместо температуры стенки и температуры насыщения. Это свидетельствует о том, что основное сопротивление тепловому потоку сосредоточено поблизости Он оказывает большее влияние на температуру насыщения, чем на температуру поверхности и объемную температуру. Дело в том, что в области пузырькового кипения поток вынужденного течения невелик Влияние на передачу тепла было показано ранее. Особые условия возникают при кипячении в длинной трубе, например в паровом котле или испарителе.

Смесь жидкости и пара Он вдувается в трубку в виде принудительной или свободной конвекции. Это позволит снизить давление и теплопередачу. Более углубленное обсуждение и Эмпирическая зависимость, объясняющая этот 2-фазный поток и другие случаи теплопередачи при 3-х испарениях, приведена в литературе (л.  242]. Задача 12-1. In конденсатор、 При давлении 0, 1 кг водяной пар конденсата 9 060 / г / ч! См2. Поверхность нагрева состоит из горизонтальной медной трубы диаметром 30 мм и толщиной стенки 1 мм. Длина трубы 2, 73 l; количество охлаждающей воды 362, 400 кг {h входная температура 44, 5°c, скорость в трубке 1, 8 м {сек. Сколько трубок мне нужно для конденсатора? 12-2.

Рассчитайте толщину Конденсатную пленку на горизонтальной трубе используют методом, используемым в § 12-1, предполагая, что толщина пленки мала по сравнению с диаметром трубы. ожно понять, что микроструктура поверхности и состояние поверхности оказывают большое влияние на время кипения по вышеизложенному. Загрязнение участка или Образование пленок адсорбированных газов. С другой стороны, в большинстве случаев толщина теплового пограничного слоя на поверхности составляет Случай определяется движением пузырьков. Поскольку пузырьки растут, рост и отделение пузырьков от поверхности также является более сложным процессом, чем происходит внутри жидкости. В пограничном слое с большим градиентом температуры.

Особенно в высокоскоростном потоке тепла, сила инерции может также повлиять на разъединение пузырей Скорость роста, и высокое давление. Это ellion [l. 231] указывает на то, что пузырь движется в жидкости со значительной скоростью снизу Горизонтальное, электрическое отопление «полоса». «Сложность явления до сих пор препятствовала хорошо проанализированной постановке проблемы. Думать об этом. Процесс теплопередачи связан с кипячением. На рис. 12-6 показано, что тепловое сопротивление в процессе испарения концентрируется в основном в тонком термическом пограничном слое Поверхность нагрева.

Поэтому, анализируя теплообмен при кипячении, нужно акцентировать свое внимание именно на этом area. In в литературе коэффициент имеет 2 определения. Передача тепла фильма во время boiling. In 1 из них тепловой поток q поверхности нагрева делится на разность d / температуры поверхности и температуры насыщения、 Связано с гидравлическим давлением. В другом определении используется разница между температурой поверхности и температурой жидкой массы. Это последнее определение、 Определение обычно используется при изучении конвекции без фазового превращения.

Первое определение имеет то преимущество, что вы можете получить более насыщенные температуры Легко и точно от измерения давления. Поэтому определение euo используется чаще. Между (Кстати, разница между обоими коэффициентами теплопередачи невелика. Эта цифра 12-6. На рис. 12-9 показан коэффициент теплопередачи (по 2-му определению), измеренный при кипении бассейна чистым испарением воды при атмосферном давлении pressure. It это легко понять.

Коэффициент теплопередачи увеличивается в первую очередь paynlich 7 — — — a :: b-b. Krider и финал Коракис и ров Шермана В. Uuhuj / ОИГ и ujpfju Л П ___ Р __ + Ланн и Винсент П. Дж. ’0 x Якоб и Линней c — — — c y f * ■7-v — я. } — х. -）——————— * Д. Это. —— ____’л. ’, — — — — Т- — — — — — — /на+ / * Б УЖЕ-* Д Л Л — — — — И я: х a-g-от ’x’. ’— Люкс — xl- ккал «8800. 0 39040. 0 29280. 0- 19520. 0 14640. 0 9760. 0 4880j9. 3904. 0 2928. 0 1952. 0 1464. 0 976. 0 488. 0 390. 4 292. 8 23468 2 3 4 6 8 234682 0. 1 1 yuyu2jat, °c Рисунок 12 -§. Коэффициент теплопередачи кипящей воды горизонтальной трубы (d) и горизонтальной плиты (b и c) 1 Ата [л. 376j. At a постоянная скорость разница температур d /increases. At приблизительно d / = 5. 5°c, скорость роста намного больше, и примерно d / = 22. 2° Максимальное значение достигнуто.

При дальнейшем увеличении d / коэффициент теплопередачи уменьшается. Измерение вышеуказанной разности температур * показано на фиг. 12-9, коэффициент равен Теплопередача достигает минимума при-d/, почти 111°c, а затем снова начинает увеличиваться. Визуальное наблюдение объясняет это своеобразное поведение. Вы можете это увидеть В области 0 Д/ 5. 5°С пузырьки появляются только в некоторых выбранных местах на поверхности нагрева, поднимаясь к дальним рядам. Мы уже описывали это явление. М.  Якоб.

Он сказал: «небольшое количество пузырьков лишь незначительно влияет на теплопередачу, коэффициент теплопередачи в основном、 Жидкость из-за изменения температуры. Поэтому испарение в этой области называют естественным конвективным кипением. Количество мест, в которых появляются пузырьки, увеличивается с ростом Д / » и выше£ £ = 5. 5°С, поверхность нагрева очень плотно усеяна пузырьками воздуха, что затрудняет отделение жидкости и увеличивает теплопередачу. Это считается причиной резкого увеличения коэффициента теплоотдачи в области 5, 5°c d / 22, 2°c, что называется пузырьковым кипением.

В диапазоне температур выше 11°c、 По мере увеличения разности температур коэффициент теплопередачи снова повышается, скорость испарения становится очень большой, и непрерывный слой пара покрывает всю поверхность и пузырьки воздуха Из этого слоя идет пар. Кипение в этой области называется «пленочным кипением». Объясняется это тем, что чем ниже теплопроводность паровой пленки, тем меньше тепла она должна пропускать Коэффициент теплопередачи в этой области. Если перепад температур очень велик, излучение увеличивает передачу энергии.

Дело в том, что паровая пленка покрывает нагрев Поверхность с большим тепловым потоком известна давно. Например, если капля воды падает на нагретую поверхность, она не касается поверхности、 Он будет распылен на мембране пара, и это займет значительное количество времени для капель, чтобы испариться. Из того, что это явление сообщается и объясняется, его называют лейденским эффектом Мороза. Лейденский мороз в 1756 году. Коэффициент теплопередачи уменьшается с увеличением перепада температур 22, 2°c d / 11 g c область、 Поверхность покрыта галькой, а некоторые покрыты пленкой.

Испарение в этой области называется временным кипением или частичным мембранным кипением. Тепловой поток через единицу площади q Поверхность и в единицу времени может быть определена в соответствии с рисунком. Путем умножения коэффициента теплопередачи 12-9 на разность температур d/. В результате、 Температурный диапазон 22. 2 ° СД / 111°thermal тепловой » поток q также уменьшается с увеличением Д/. Как показано на рисунке. 12-10, » это приносит значительные результаты в технических применениях.

Во многих случаях тепловой поток q является контролируемой величиной. Установите тепловой поток на значение, показанное на рисунке. 12-10. С температурой поверхности нагрева Температура жидкости равна d / d. Здесь при постепенном увеличении теплового потока разность температур d / монотонно возрастает. До тех пор, пока поток не достигнет qb и разница температур d / in»до тех пор, пока не будет установлено новое условие, во много раз» равновесие будет немного выше точки c.  Обычно соответствующая разность температур d / s настолько велика, что температура на нагретой поверхности превышает температуру плавления большинства metals. In этот случай, поверхность Она рушится.

Поэтому точка b называется точкой выгорания. Из-за тенденции использовать высокий тепловой поток, инженеры должны проектировать оборудование, чтобы функционировать в какой-то момент Выгорание; поэтому точное знание в этом отношении имеет техническое значение. Если верно предположение, что теплообмен в области свободной конвекции кипения определяется 12-10 свободным теплообменным потоком для высева семян. Тепловой поток q кипения как функция разности температур d/.

Незначительное увеличение теплового потока такой величины、 Если температура повышается до конвекции в жидкости, то можно определить коэффициент этой области, а поля nu = f  (gr, pr), (12-16) представляют собой свободную конвекцию Теплопередача. Форма функции f зависит от формы поверхности нагрева. М.  Якоб.  232]показали, что известная зависимость свободной конвекции адекватно соответствует Коэффициент merenykm: передача тепла свободной конвекции boiling. In область кипения пузырьков, движение пузырьков Процесс передачи тепла.

Это предположение сделано Ф.  Окей. Гюнтер и Ф.  Крейт.  233] обнаружили, что пена падает с поверхности Скорость до 4, 5 м / s. In кроме того, было установлено, что большая часть теплового потока в этой области идет»от поверхности нагрева к жидкости, от жидкости к пузырькам пара». Это означает, что характер теплообмена на нагреваемой поверхности можно рассматривать как результат вынужденной конвекции liquid. In в этом случае конвекция поддерживается движением.

Пузырьков, а коэффициент теплопередачи следует записать в формуле в виде inu = / (re, pr). Последние попытки теоретически объяснить теплообмен при пузырьковом кипении、 Установите взаимосвязь между движением пузырьков и их ростом. Однако конвекция также зависит от количества пузырьков, образующихся за единицу времени на единицу площади поверхности. Связь между этим количеством и микроструктурой поверхности затрудняет ее теоретическое изучение. Розенофф.  234], Фостер и Зубер [l. 235] полуэмпирическое предложение Соотношение.

Они исходили из предположения, что теплообмен между поверхностью нагрева и кипящей жидкостью может быть описан соотношением в виде nu = / (re, pr). В качестве определения Параметрами этих стандартов являются диаметр пены, скорость и количество пара, образующегося в пене, как мера количества bubbles. As в результате, Розенфельд Следующее соотношение:= a  (12-17), где d / — разность между температурой поверхности и температурой насыщения. Ifg-это тепло испарения.

Q-тепловой поток на поверхности нагрева. Си.  p.  z, pp pr / — удельная теплоемкость жидкости при температуре насыщения, вязкость, плотность, число Прандтля; pᵥ-плотность пара. O-поверхностное натяжение на границе раздела газ-жидкость При насыщенной температуре. Константа а зависит от всех факторов, влияющих на формирование bubbles. As в результате обработки экспериментальных результатов, Розенов Значения между 0, 0027 и 0, 013 были найдены, и Пирет и Избин [l. 236] » принудительная конвекция с чистым испарением была определена в результате наших собственных экспериментов по передаче тепла при охлаждении. Значение между 0. 0022 и 0, 015.

Широкий диапазон этих параметров говорит о том, что еще предстоит много исследований, прежде чем»вполне удовлетворительно». Пропорция кипения пены. Соответствие между кипением в бассейне и константой а, измеренной при кипении в условиях принудительной конвекции, в этой области Поскольку пузырьки движутся очень большими, эффект принудительной конвекции обычно невелик. Кипение жидкого металла эксперименты показывают сильное влияние Смачиваемость-поверхность. Получается, что в мокрой жидкости, кипение без пузырьков не бывает вообще. Для передачи тепла, связанного с мембранным кипением, Л.  А.  Бромлей.  237] получено соотношение, основанное на модели, в основном идентичной теории пленок нуссельта о конденсации.

Принимается паровая пленка, прилегающая к поверхности нагрева «Под влиянием плавучести повышается. Тепло передается через эту пленку через теплопроводность. Полученное соотношение вертикальной стенки совпадает с уравнением. (12-9), единственное отличие: плотность p этого уравнения заменяет разность между плотностью жидкости и плотностью пара (pj-pj). То есть необходимо ввести уравнение. «Характеристики pair. It было установлено, что соотношение горизонтальных труб, а также Формула (12-9), совпадает с экспериментальными результатами при введении «Поправка с учетом того, что теплопередача через излучение через паровую пленку увеличивает толщину паровой пленки и оказывает трение на паровую пленку, в которой движется жидкость.

Очень важно. «Мы получаем соотношение, которое позволяет определить пиковый тепловой поток, возникающий, когда пена закипает в точке выгорания. Кутателадзе [Л. 238], Розенова и Гриффита [l. 239], Зубера [l. 240] удалось получить такие уравнения аналитически, рассматривая стационарное состояние «паровой пленки и жидкости». Однако、 Двигайтесь относительно друг друга. Если принять во внимание тот факт, что 2 типа жидкостей являются невязкими и движутся»под действием силы тяжести«, то получается следующее уравнение.

Максимальный тепловой поток в точке сгорания qb: p / + pur2p / g’. (12-18) где iₗᵥ-теплота испарения. Pᵥ-плотность пара; pz-плотность жидкости. А-поверхность Жидкое напряжение. Поверхность пара-рисунок 12-11 сравнивает эту эмпирическую формулу с экопериментальным — > o l этанолом безразмерным способом. Чачелс. Wonilla пентан * * * * * о бензине — * * метанол. Вестминстер и Сант-Анджело•8 o да. О странных домах и воде. О / / □ / — o х г / в / 0 7 максимальный тепловой поток при кипении, м / ч * 10-30, 305 Рисунок 12-Н .

Сравнение соотношения тепловых потоков в точке горения с экспериментальными результатами[l. 377]результаты, полученные в различных исследованиях и различных liquid. It видно, что соглашение, которое считается вполне удовлетворительным, подразумевает, что состояние поверхности не влияет на теплообмен в точке выгорания. Соотношение Зубер применим к бассейну кипя с чистым evaporation. In в случае локальной промывки экспериментально установлено, что максимальный тепловой поток значительно выше (в 4 раза Более.) Принудительная конвекция также увеличивает максимальный тепловой поток.

Дело в том, что это шансы! Передача тепла от поверхности к кипя жидкости очень большая, которая делает Этот процесс очень эффективен при охлаждении. Например, этот процесс используется при регенерационном охлаждении стенок камеры сгорания rocket. In это приложение, 1 кусок топлива Дуйте вдоль стенок камеры сгорания. Обычно тепловой поток очень высок, поэтому образование пузырьков происходит в непосредственной близости, превышая температуру насыщения жидкости локально Стена. Однако внутри охладителя температура ниже температуры испарения, и пузырьки «отрываются», как только они отделяются от поверхности бета и проникают в жидкость.

Здесь. — Процесс теплопередачи следует характеризовать как принудительное конвективное локальное кипение. «Последние несколько лет она интенсивно изучается. Например, если вода Если труба и трубка нагреваются снаружи, тепло будет отображаться на рисунке 12-12, «расход на единицу объема трубы-по закону-дисплей». Эксперимент с Розеновым и Кларком[л.  241]. Во-первых, тепловой поток увеличивается с той же скоростью, что и температура стенки и общая разница температур Принудительный поток пара (линия Колберна).

Однако, как только на поверхности β образуются пузырьки, увеличение теплового потока становится очень быстрым. 、 Необходимая разница температур практически не зависит от тепла flux. At в то же время мы обнаружили, что различные кривые, показанные на рисунке, зависят от температуры Насыщение. Розенов и Кларк показали, что при построении графика теплового потока на единицу площади эти кривые можно объединить в 1 ряд. Температура стенки минус объемная температура вместо температуры стенки и температуры насыщения.

Это свидетельствует о том, что основное сопротивление тепловому потоку сосредоточено поблизости Он оказывает большее влияние на температуру насыщения, чем на температуру поверхности и объемную температуру. Дело в том, что в области пузырькового кипения поток вынужденного течения невелик Влияние на передачу тепла было показано ранее. Особые условия возникают при кипячении в длинной трубе, например в паровом котле или испарителе. Смесь жидкости и пара Он вдувается в трубку в виде принудительной или свободной конвекции.

Это позволит снизить давление и теплопередачу. Более углубленное обсуждение и Эмпирическая зависимость, объясняющая этот 2-фазный поток и другие случаи теплопередачи при 3-х испарениях, приведена в литературе (л.  242]. Задача 12-1. In конденсатор、 При давлении 0, 1 кг водяной пар конденсата 9 060 / г / ч! См2.

Поверхность нагрева состоит из горизонтальной медной трубы диаметром 30 мм и толщиной стенки 1 мм. Длина трубы 2, 73 l; количество охлаждающей воды 362, 400 кг {h входная температура 44, 5°c, скорость в трубке 1, 8 м {сек. Сколько трубок мне нужно для конденсатора? 12-2. Рассчитайте толщину Конденсатную пленку на горизонтальной трубе используют методом, используемым в § 12-1, предполагая, что толщина пленки мала по сравнению с диаметром трубы.

Смотрите также:

• Предмет теплотехника

Смешанная свободная и вынужденная конвекция	Тепловое излучение
Конденсация	Свойства теплового излучения