10. Кривая кипения

11. Пузырьковое и плёночное кипение

К ривой кипения называется зависимость

Где плотность теплового потока на поверхности нагрева

температурный напор

Кривую кипения получают опытным путём. Поскольку она охватывает большой диапазон изменения и

Рассмотрим процесс кипения жидкости в большом объёме при постепенном повышении температуры поверхности нагрева.

Область отличается малыми значениями температурного напора. Здесь перегрева пристенного слоя жидкости недостаточно для образования значительного количества пузырьков, и отвод теплоты осуществляется путём свободной конвекции жидкости.

Точка на кривой кипения является точкой начала кипения. Ей соответствует температурный напор , который зависит от состояния поверхности (размера и числа активных центров парообразования). Область , где — первый критический температурный напор соответствует пузырьковому режиму кипения.

Точка на кривой кипения называется первой критической точкой. Ей соответствует первая критическая плотность теплового потока . Начиная с этой точки при повышении кипении уже имеет качественно другой характер. Поверхность нагрева в этом случае частично отделена от жидкости нестабильной паровой плёнкой, эта плёнка периодически разрушается, позволяя жидкости контактировать с поверхности.

Если температурный напор больше , то режим кипения называется плёночным.

участок подогрев жидкости (конвекция свободная)

пузырьковое кипение

переход к плотничному кипению

Кипение жидкости при наличии нестабильной паровой плёнки на поверхности нагрева называется переходным режимом кипения. На кривой кипения он соответствует участку CD.

Если температурный напор больше режим кипения называется плёночным. Он характеризуется тем, что на поверхности нагрева существует устойчивая плёнка перегретого пара. При плёночном кипении перенос теплоты через паровую плёнку осуществляется путём теплопроводности, конвекции и излучения. Поскольку теплопроводность пара мала, то интенсивность переноса теплоты при плёночном режиме кипения значительно ниже, чем при пузырьковом. Поэтому отводимые от стенки тепловые потоки могут быть большими только при высоких температурах стенки.

Пузырьковый: Кипение, при котором пар образуется в виде периодически зарождающихся и растущих пузырей, называется пузырьковым кипением

Плёночный: При увеличении теплового потока до некоторой критической величины отдельные пузырьки сливаются, образуя у стенки сосуда сплошной паровой слой, периодически прорывающийся в объём жидкости. Такой режим называется плёночным.

12. Тепломеханические условия существования парового пузырька. Критический радиус пузырька

Когда процессы теплообмена между жидкостью и поверхностью тела происходят при температуре, близкой по значению к температуре насыщения, они могут сопровождаться образованием паровой фазы – кипением жидкости.

Различают кипение на поверхности нагрева и кипение в объёме жидкости

Условия, необходимые для образования пара в объёме жидкости

Температура предельного перегрева может быть найдена из эмпирической формулы

Где

критическая температура, К

Таким образом, наличие центров парообразования и перегрев жидкости относительно температуры насыщения являются необходимыми условиями кипения жидкости.

Критический радиус пузырька

Радиус пузырька пара, , находящеюся в состоянии неустойчивого термодинамического равновесия с окружающей жидкостью, называется критическим. Если радиус пузырька , пузырёк растёт, если , ею существование в объёме жидкости невозможно, т.е. если он каким-то образом и возник, то тут же исчезнет(сконденсируется). Следовательно, критический радиус есть минимально возможный радиус жизнеспособного пузырька.

коэффициент натяжения

температура насыщения

плотность насыщенного пара