Изменение избыточной температуры стенки по периметру при кипении жидкости внутри горизонтальной трубы.

1 – расслоенный режим течения; 2 – кольцевой режим; - температура на нижней образующей.

Стержневому режиму соответствует наибольшая теплоотдача. Условия теплообмена при кипении в трубах в эмульсионно-пробковой области близки к условиям теплообмена в большом объеме. Значение коэффициента теплоотдачи при стержневой структуре потока в трубах могут быть несколько выше, чем при кипении в большом объеме.

5.3.4.Зависимость теплоотдачи от параметра х. Кризис кипения второго рода

Теплообмен при кипении в трубах определяется фазовой структурой парожидкостной смеси.

–паросодержание

;

- объемное паросодержание

.

На первом участке (экономайзерном) жидкость недогрета, и при нагревании коэффициент теплоотдачи очень незначительно повышается, достигая своего максимального значения при(объемное паросодержание ), что соответствует стержневому режиму объемного кипения, когда толщина жидкой пленки мала, а в ядре потока пар движется с большой скоростью.

При полном испарении пленки происходит резкое падение теплоотдачи (режим сухой стенки).

Паросодержание, которому соответствуют максимальные значения , зависит от скорости, давления, физических свойств жидкости и пара.

С повышением скорости значение ,при котором максимальное, уменьшается.

Кризисы кипения, связанные с резким изменением теплоотдачи при переходе пузырькового кипения в пленочное и наоборот – пленочного в пузырьковое называются кризисами кипения первого рода. В этом случаи при смене режимов кипения имеет место коренное изменение механизма теплообмена и его интенсивности. Характерными для кризисов кипения первого рода являются критические плотности теплового потока.

Кризисы второго рода имеют другую природу. Они характеризуют резкое ухудшение теплоотдачи, возникающее в момент высыхания кольцевой пленки жидкости на стенке канала в стержневом режиме движения жидкости в трубах.

Характерной величиной этих кризисов является граничное расходное паросодержание.

Граничным расходным паросодержанием называется расходное паросодержание, при котором возникает кризис кипения рода.

Кризис второго рода может возникнуть при любом значении , как только расходное паросодержание достигнет некоторого граничного значения, связанного с явлением высыхания жидкой пленки на стенке.

5.3.5.Расчет теплоотдачи при кипении в трубах

Интенсивность теплообмена определяется взаимодействием факторов, определяющих интенсивность теплообмена при кипении жидкости и факторами гидродинамического воздействия, обусловленными вынужденной конвекцией

В общем случае теплоотдача при кипении и движении жидкости в трубах рассчитывается с помощью теории подобия:

где - определяется по скорости циркуляции жидкости;

На практике используют следующую зависимость (для перегретой жидкости) :

Если < 0,5, то

если > 2, то

если 0,5 < < 2, торассчитывается по вышеприведенной формуле.

определяют по формуле развитого кипения, когда скорость не влияет на теплообмен.

- коэффициент теплоотдачи, рассчитанный по формулам конвективного теплообмена однофазной жидкости, когда кипение не влияет на теплообмен.

Формула справедлива для < 70 %.

Для определения коэффициента теплоотдачи можно воспользоваться графической зависимостью, приведенной ниже: