1 .2.Структура потоку при бульбашковому кипінні в необмеженому об’ємі.

Необмежений об’єм – це об’єм у великих ємностях, заповнений рідиною. Пара без перешкод виводиться з системи.

Нагрівається дно. Найбільший перегрів біля стінки. Від поверхні відриваються бульбашки різних розмірів. Швидкість підйому більших бульбашок вища, ніж малих. Деякі великі бульбашки при підйомі дробляться на менші. Менші бульбашки можуть об’єднуватись, як на поверхні, так і під час підйому. Загальна картина носить складний характер. Вільна поверхня рідини відчуває інтенсивні пульсації, об’єм паро рідинної суміші ніби набухає.

Форма великих бульбашок при підйомі - сплющена сфероїда. Швидкість підйому

Бульбашки малого діаметра мають сферичну форму

С – коеф. залежить від поверхнево активних домішок в рідині, змінюється від 2/9 до 1/3 .

Швидкість відводу пари від поверхні знаходиться із рівняння теплового балансу

Це приведена швидкість пароутворення (кипіння) характеризує кількістьпари у м , що утворюється при кипінні на одиничній поверхні за одиницю часу (м )).

Дійсне значення швидкості більше , так як не враховувався ріст бульбашок при підніманні. При високих тисках насичення ця різниця невелика.

1.3. Тепловіддача при бульбашковому кипінні в умовах вільного руху

Процес тепловіддачі при кипінні відрізняється великою складністю. В залежності від зовнішніх умов спостерігається багатогранність гідродинамічних форм двофазного потоку при кипінні і надзвичайна складність кількісних закономірностей для тепловіддачі, що їм відповідають. Тому чіткої теорії теплообміну при кипінні не існує., а є тільки окремі наближені розв’язки. Вони відрізняються різними підходами до процесу теплообміну, фізичними моделями і розрахунковими залежностями, що приймаються в даних рішеннях.

Широко застосовуються методи теорії подібності, методи теорії розмірностей і теорії термодинамічної подібності.

1.4. Розрахунок коеф. Тепловіддачі при бульбашковому кипінні у великому об’ємі .

Для деякого роду рідини коефіцієнт тепловіддачі при розвиненому бульбашковому кипінні залежить тільки від густини теплового потоку і тиску.

Визначальна температура – температура насичення при даному тиску.

Число Рейнольдса

у випадку, якщо

Число Нусельта

Коефіцієнт тепловіддачі

У випадку кипіння рідких металів показник степеня при числі Прандтля рівний 0,65.

Для деяких рідин коефіцієнт тепловіддачі при розвиненому кипінні залежить тільки від режимних параметрів (g,p). Тому для практичних розрахунків можна приймати емпіричні розмірні залежності. Дані залежності встановлюються або безпосередньо із аналізу дослідних даних, або з використанням рівнянь подібності. Для води в діапазоні тисків приблизно до отримані залежності:

в Вт/м ; в бар.

5. Кризи кипіння.

Кризами тепловіддачі при кипінні називаються процеси, що зв’язані з корінною змінною механізму і інтенсивності теплообміну.

Перша криза має місце на початку переходу бульбашкового кипіння в плівкове. Тому що в момент зміни режимів спостерігається різке зниження максимальної тепловіддачі і підвищення при цьому температури поверхні ТО. Підвищення температури в ряді випадків таке велике, що може супроводжуватись розплавленням або перепалом поверхні ТО.

Термодинамічно, криза кипіння настає тоді, коли температура стінки досягне значень, близьких до температури граничного перегріву при даному тиску.

Максимальне теплове навантаження при бульбашковому кипінні назив. першою критичною густиною теплового потоку

Температурний напір в момент досягнення назив. першим критичним темпер-м напором Коеф. тепловіддачі в момент початку кризи кипіння

Зворотній перехід від плівкового режиму до бульбашкового носить назву другої кризи тепловіддачі при кипінні. Тому що при руйнації парової плівки і повернені до бульбашкого кипіння тепловіддача різко збільшується, а температура поверхні зменьшується. Мінімальне теплове навантаження при плівковому кипінні назив. другою критичною густиною теплового потоку

при кипінні в великому об’ємі. В умовах вільної конвекції

Безпосередній перехід однофазної конвекції до плівкового режиму, без стадії бульбашкового кипіння, отримав назву третьої кризи кипіння.

Максимальна густина теплового потоку, що відповідає режиму вільної конвекції в момент переводу в плівковий режим назив. третьою критичною густиною теплового потоку а відповідний температурний перепад Третя криза спостерігається в умовах понижених тисків, коли значно збільшується критичний радіус зародишів бульбашок і відповідний перегрів рідини.