Оглавление:
Теплообмен при кипении жидкости
- Теплообмен в кипящей жидкости До сих пор были изучены процессы, в которых рабочая жидкость не меняет своего когезионного состояния. В той же главе мы рассмотрим процесс кипения жидкости, где жидкая фаза переходит в газовую фазу, и процесс конденсации пара, где происходит обратная фаза перехода из газовой фазы в жидкую фазу. Рассмотрим процесс теплопередачи. Кипящая
жидкость. Кипение является испарением и характеризуется появлением новой свободной границы раздела между жидкой и паровой фазой в жидкости, нагретой выше температуры насыщения. Особенностью процесса кипения является образование пузырьков пара. На поверхности теплоносителя находится кипящая жидкость, а большое количество жидкости кипит. Процесс кипения на твердой
поверхности может происходить, когда температура жидкости выше температуры насыщения при данном давлении а. Температура поверхности теплопередачи выше, чем температура кипящей жидкости. Образование паровых пузырьков происходит непосредственно на поверхности теплообмена. ■ Е может произойти вскипание. Объемное кипение может быть достигнуто, если давление быстро снижается или жидкость имеет
сли жидкость перегревается до температуры насыщения при данном давлении, Людмила Фирмаль
внутренний источник тепла. В современной теплотехнике процессы кипения на твердых поверхностях обычно наблюдаются и будут рассматриваться в будущем. • Тепло от нагретой поверхности, где температура * st превышает tH, попадает в пограничный слой жидкости, а из этого слоя — в жидкость и массу генерируемого пара. В пограничном слое, с одной стороны, существует температура стенки, а с другой стороны, температура кипящей жидкости, т.е. в пограничном слое жидкость перегревается на D * = tcr- / f по
отношению к температуре жидкости в объеме. При увеличении плотности теплового потока ^ значение М увеличивается. q-22220 Вт / м2 и температура насыщенного водяного пара / „= .100 ° С, общая температура жидкости составляет 100,4 ° С, а температура пограничного слоя составляет 109,1 ° С. Как показывают наблюдения, пузырьки пара испаряются только на нагретой поверхности перегретого пограничного слоя жидкости и зарождаются только в
отдельных точках на этой поверхности, называемых испаряющейся поверхностью. В основе образования пузырьков пара лежат неровности в самой стенке, частицы окалины и пузырьки, выделяющиеся из жидкости. Количество образующихся пузырьков пара увеличивается с увеличением числа центров испарения. Поскольку пограничный слой перегревается, температура увеличивается или увеличивается тепловая нагрузка на поверхность нагрева. Когда достигается определенный размер, пузырьки пара появляются на поверхности, и в этом месте появляется новый пузырь. Размер пузырька пара сильно зависит от смачиваемости жидкости. Когда кипящая жидкость в достаточной степени смачивает
- поверхность теплообмена, пузырьки пара имеют тонкие ножки и могут легко выйти (Рис. 28-1, а). Если кипяченая жидкость не смачивает поверхность, паровой пузырь имеет толстый стержень, верхняя часть пузырька отслаивается, а стержень остается на поверхности (Рис. 28-1, б). Рост пузырьков до отделения от поверхности нагрева и движение после отделения вызывают интенсивную циркуляцию. В результате интенсивность теплообмена от поверхности к жидкости резко возрастает. Этот режим называется пузырьковым кипением. Если жидкость все еще перегрета (атмосферное давление M ^ <5 ° C), пузырьки пара, образующиеся на
поверхности теплообмена, конденсируются сразу после отделения, и процесс кипения ограничивается тонким пограничным слоем перегретой жидкости на поверхности вы. В этом случае пузырьки пара слабо перемешиваются в пристеночном слое, и теплообмен определяется в основном естественной конвекцией. Этот режим называется поверхностным кипением или конвекционным кипением. 1. «■■ .- v—- / 14 июля «-Когда пузырьки закипят, площадь контакта между ножками парового пузырька и поверхностью
нагрева очень мала, поэтому почти все тепло от поверхности нагрева передается в пограничный слой жидкости, а последний Передается на часть. увеличивает количество центров испарения, что в конечном итоге приводит к тому, что отдельные пузырьки пара сливаются в непрерывный слой пара и регулярно разбиваются в нескольких местах. Образующийся пар разбивается на объем кипящей жидкости. Этот режим кипения называется пленкой. • ‘ Непрерывный паровой слой проявляет большое термическое
Увеличение температуры или увеличение плотности теплового потока постоянно Людмила Фирмаль
сопротивление из-за низкой теплопроводности пара (p = 1 бар для воды, λ ^^ 0,68, Дн «0,02 Вт / {м град для водяного пара) ). Теплопередача от стенки к жидкости внезапно уменьшается, и температура головки значительно возрастает. Коэффициент теплопередачи быстро уменьшается, и если количество передаваемого тепла q не изменяется, оно будет следующим. Если уравнение q = a (/ st- / l), а температура жидкости постоянна, Температура стены / ст. Повышение температуры поверхности может
привести к выгоранию стен и несчастным случаям. Исследования показали, что при кипячении большого количества жидкости в условиях свободного движения коэффициент теплопередачи зависит от физических свойств жидкости, температуры и давления. Форма контейнера не оказывает существенного влияния на теплопередачу. На рисунке 28-2 показан график изменения коэффициента теплопередачи воды при кипении и зависимости D / зависимости теплового потока. Холодное давление — максимум 5 ° — значение
коэффициента теплопередачи зависит от условий естественной конвекции Однофазная жидкость (участок АВ). При увеличении D / коэффициент теплопередачи быстро увеличивается, и происходит сильное кипение пузырьков. В точке К состояние кипения меняется. Кипение пузырьков переходит в кипение пленки, и когда D / увеличивается еще больше, коэффициент теплопередачи резко
падает. Этот переход создает очень сильный пузырь, поэтому у пузыря нет времени, чтобы выйти и образовать непрерывную паровую пленку, жидкость изолирована от стенок, и кипение течет в пленку. Значения A /, a и ^ соответствуют моменту перехода из режима пузырькового кипения в режим пленки и называются критическими. Установление наличия D / cr очень практически важно для выбора оптимального режима работы кипящего испарителя. G для определения коэффициента теплопередачи и
критического значения теплового потока при барботировании жидкостей при естественной конвекции и при больших объемах. Н. Сел подростковый возраст », 10% $ X ^ 7 г и% 2 102 , 1 bubble_L // Кипящая пленка Песня T / X ‘ il / y ‘p ‘L g 1 1 Рисунок 28-2 / о «Г \ ° ‘033 / л’ \ 31 ° .75Л0» 7 c = ода (-Yi) (v), 0, ^ 0. ^ 0.3,;, (JN) • J „X0-4 (p’- p» \ ° .48 (o «/ L0-36 7 \ °» 8 * o0 «* 1 ‘. 4cr = 5466-U-L2 -» -, (28-2) Низкий 31 ^ 0,14 C0,8 В Где p ‘и p «- плотность жидкости и газа, -kGAu3. G — единица испарения, кДж / кг \ -a — коэффициент поверхностного натяжения, кг / м. X — теплопроводность жидкости, Вт / ( М • град): с — коэффициент
динамической вязкости жидкости, с — теплоемкость жидкости, кДж / (кг • град), Т — абсолютная температура насыщенного пара при определенном давлении, степень М. А. Михеев, Г. Н. Кружилин Используя данные рекомендуемой р = 0,2-80 бар очень простую формулу для кипячения кипящей воды: а = 3,15 р0’15 д0: 7; а = 46 л / 2’33 р0-5, i (28-3) Где A / = / st- / p-температура напора, градус; p-абсолютное давление пара, 6ar \ q-плотность теплового потока, Вт / м2
Смотрите также:
Решение задач по термодинамике
| Теплообмен жидких металлов | Теплообмен при конденсации пара |
| Теплообмен при свободном движении жидкости | Влияние различных факторов на теплообмен при конденсации |
