- •Глава 8 Теплообмен в двухфазных средах
- •§ 8.1. Основные понятия
- •Режимы теплоотдачи при кипении (рис.8.1):
- •§ 8.2. Механизмы процессов Механизм процесса кипения
- •Механизм переноса тепла
- •Механизм развития пузыря
- •§ 8.3. Кризис теплоотдачи при кипении Критическое число Рейнольдса при кипении
- •Контрольные вопросы
- •Контрольные вопросы
- •§ 8.6. Теплоотдача при двухфазных течениях в каналах
- •Расчет теплоотдачи при вынужденном движении кипящей жидкости
- •§ 8.7. Теплоотдача при конденсации
- •Общие контрольные вопросы к главе 8
Глава 8 Теплообмен в двухфазных средах
§ 8.1. Основные понятия
Кипение- объемное (кавитация) и поверхностное.
Кавитация - образование пузырьков газа или пара во всем объеме жидкости.
1. Пузырьки пара могут зарождаться в любой точке жидкости.
2. Жидкость может иметь одинаковую температуру во всех точках.
3.Процесс может протекать без подвода тепла к стенкам сосуда.
Поверхностное кипение- образование паровых пузырей или пленки пара на поверхности нагрева:
1) пар образуется только на поверхности нагрева;
2)кипение имеет место только при подводе тепла;
3) кипящая жидкость неизотермична, ее температура резко увеличивается в слое около поверхности нагрева.
Сравнение теплообмена при кипении и конвекции показывает, что:
при естественной конвекции 103Вт/ м2С;
при вынужденной конвекции 104Вт/ м2С;
при кипении 104- 105Вт/ м2С, т.е. увеличивается примерно в 50 раз.
Для увеличения в 50 раз при вынужденной конвекции в турбулентном режиме нужно расход энергии увеличить в 2104раз, так как Nu Re W ,
скорость увеличится в 130 раз, а расход энергии W2 .
Типы теплоотдачи в двухфазных средах:
1) теплоотдача при кипении в большом объеме;
2) теплоотдача при двухфазных течениях в каналах;
3) теплоотдача при конденсации.
Режимы теплоотдачи при кипении (рис.8.1):
1) пузырьковое кипение (развитый и неразвитые режимы);
2) кризис кипения (два значения - для перехода от пузырькового к пленочному и от пленочного к пузырьковому);
3) переходной режим;
4) пленочное кипение.
П
Рис.8.1.
Пузырьковое кипениехарактеризуется высоким тепловым потоком при малом температурном напоре.
Кризис кипения- пузыри начинают препятствовать доступу жидкости к поверхности нагрева, пар образует изолирующую оболочку на поверхности нагрева, что приводит к повышению ее температуры.
Переходной режим- резкие колебания температуры поверхности нагрева, вызванные тем, что она покрывается то паровой оболочкой, то слоем жидкости.
Устойчивое пленочное кипение- на поверхности нагрева образуется паровая пленка, аq понижается благодаря повышениюRт (термического сопротивления пленки)
§ 8.2. Механизмы процессов Механизм процесса кипения
Три особенности процесса:
1) пузырьки пара образуются только на поверхности нагрева;
2) кипение имеет место только при подводе тепла;
3) кипящая жидкость неизотермична, ее температура резко увеличивается вблизи поверхности нагрева.
Стадии механизма кипения:
1) образование зародыша пузыря;
2) теплопроводность пара меньше теплопроводности жидкости, тепловой поток идет в основном к жидкости, жидкость перегревается и испаряется внутрь пузыря;
3) при d = d0 (отрывной диаметр) пузырь отрывается;
4) на его место поступает новая порция жидкости.
Механизм переноса тепла
П
Рис.8.2.
Механизм развития пузыря
Стадии (рис.8.3):
1
Рис.8.3.
2) начальный рост пузыря из зародыша;
3) промежуточный рост пузыря;
4) асимптотический рост пузыря;
5) отрыв или возможное разрушение пузыря.
О
Рис.8.4.