- •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
§ 8.3. Кризис теплоотдачи при кипении Критическое число Рейнольдса при кипении
Вспомним, что . Используя эту аналогию, можно получить условное число и зависимость для расчета qкр1:
, гдеAr - число Архимеда;
; qкр - 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; ср - теплоемкость при постоянном давлении, P = const, Дж/кгС; - плотность жидкости, кг/м3; - плотность пара, кг/м3; - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м; qкр = qкр1 - переход от пузырькового к пленочному кипению, Вт/м2; Tн - температура насыщения, K; -комплекс, имеющий размерность скорости.
Порядок расчета:
1) для определения qкр1рассчитатьl*;
2) рассчитать Ar*, считая правую часть формулы, найтиRe*кр;
3) по Re*кр найтиqкр1.
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 определениякипения 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) рассчитатьккипения 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 (qкр1иqкр2) и связаны соотношением ;
3
Рис.8.6.
Рис.8.5.
4) давление pнаqкриtкр(видно по рис.8.7 и соответствует зависимостям рис.8.8);
5
Рис.8.7.
Рис.8.8
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.