§ 8.3. Кризис теплоотдачи при кипении Критическое число Рейнольдса при кипении

Вспомним, что . Используя эту аналогию, можно получить условное число и зависимость для расчета q_кр1:

, гдеAr - число Архимеда;

; q_кр - тепловая нагрузка;

где l_* - комплекс, имеющий размерность длины, входящий в число Re_*; Re_*кр - условное число Re при кипении; r - cкрытая теплота парообразования, Дж/кг; с_р - теплоемкость при постоянном давлении, P = const, Дж/кгС;  - плотность жидкости, кг/м³;  - плотность пара, кг/м³;  - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м; q_кр = q_кр1 - переход от пузырькового к пленочному кипению, Вт/м²; T_н - температура насыщения, K; -комплекс, имеющий размерность скорости.

Порядок расчета:

1) для определения q_кр1рассчитатьl_*;

2) рассчитать Ar_*, считая правую часть формулы, найтиRe_*кр;

3) по Re_*кр найтиq_кр1.

Контрольные вопросы

1. Почему при переходе от естественной конвекции к кипению коэффициент теплоотдачи сначала резко возрастает, а при дальнейшем увеличении тепловой нагрузки резко падает?

2. Что такое характерный размер теплообмена при кипении?

§ 8.4. Расчетные зависимости для процесса теплообмена при кипении

Расчет коэффициента теплоотдачи при кипении

- слаборазвитое пузырьковое кипение для Re_* 10^-2. - развитое пузырьковое кипение дляRe_* >10^-2.

Порядок расчета:

1) для определениякипения необходимо рассчитатьRe_*кри определить режим течения (пузырьковый или пленочный);

2) рассчитать по заданной тепловой нагрузкеRe_*, сравнить его сRe_* = 0,01, определить режим, выбрать формулу (развитое или неразвитое пузырьковое кипение);

3) рассчитать Nu_* по соответствующей формуле;

4) рассчитать_ккипения из .

Применимость формулы дляRe_*кр:

1  P  185 бар;

0,85  Pr 13,1.

Применимость формулы для расчета Nu_*:

0,86  Pr  7,6;

10^-5  Re_*  10⁴;

0,45  P  175 бар.

§ 8.5. Влияние различных факторов на теплоотдачу при кипении

На коэффициент теплоотдачи при кипении  влияют более десятка факторов, основные из которых следующие:

1) температурный напор (рис.8.5);

2) тепловая нагрузка (рис.8.6), причем при увеличении тепловой нагрузки и при ее уменьшении значения критической нагрузки различны (q_кр1иq_кр2) и связаны соотношением ;

3

Рис.8.6.

) давлениеp на коэффициент теплоотдачи, причем если p_нT_н  r    (рис.8.7). На рис.8.6 p₁ >> p₂;

Рис.8.5.

4) давление pнаq_криt_кр(видно по рис.8.7 и соответствует зависимостям рис.8.8);

5

Рис.8.7.

Рис.8.8

) краевой угол смачивания- в смачиваемой жидкости призначение угла слабо влияет на; в несмачивающей жидкости привлияние угла более существенно, причем величиназначительно меньше, чем в первом случае (рис.8.9);

6) влияние глубины h кипящего слоя (рис.8.10) - сказывается только в случае, когдаh < D₀ (отрывного диаметра пузыря);

Рис.8.9.

Рис.8.10.

Рис.8.11.

7) шероховатость поверхности кипения - при увеличении шероховатости за счет увеличения числа центров парообразования коэффициент теплоотдачи увеличивается;

8) влияние времени кипения (рис.8.11) - связано с растворенными в жидкости газами, с газами адсорбированными поверхностью, которые при времени > ₀ полностью удаляются из жидкости и с поверхности нагрева.