Теория тепломассообмена

Лекция №5

ТЕПЛООБМЕН ПРИ КИПЕНИИ. ФИЗИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

Москва

Основные понятия

•Теплообмен при кипении жидкости – сложный процесс конвективного переноса тепла, сопровождаемый фазовым переходом из жидкого в парообразное состояние. Этот процесс состоит из ряда взаимосвязанных нестационарных явлений, в которых новая фаза образуется в виде паровых пузырей, растущих в жидкости, перегретой относительно температуры насыщения.

•В большинстве практически важных случаев кипение жидкости происходит на поверхности твердой стенки, которая нагревается каким-либо внешним источником энергии. Таким образом, в процессе переноса тепла участвуют одновременно три субстанции: жидкая, паровая и твердая. В целом теплообмен при кипении жидкости на стенке может рассматриваться как совокупность ряда локальных периодических процессов. Возникновение, рост и отрыв паровых пузырей в определенных местах на твердой стенке (центрах парообразования) приводит к снижению температуры в окрестности этих центров вследствие испарения прилегающего к стенке перегретого слоя жидкой среды и замещения его после отрыва парового пузыря от стенки жидкостью из объема, имеющего более низкую температуру. Возникновение нового парового пузыря на данном центре становится возможным только после того, как будет достигнут необходимый для этого перегрев. Таким образом, для понимания сущности теплообмена при кипении необходимо иметь четкое представление о механизмах образования, роста и отрыва паровых пузырей.

Наблюдаемые результаты экспериментов

•Медный стержень диаметром 6,1 мм обогреваемый с правой стороны и помещенный в изопропанол. Режимы кипения изменяются от свободной конвекции на охлаждаемом конце стержня слева до пузырькового, переходного и пленочного режима справа.