Теплоотдача при пузырьковом режиме в большом объёме

Существует много эмпирических формул для расчета α.

, (13.5)

, (13.6)

где p – абсолютное гидростатическое давление (с учётом p_o);

Δt, p, q – относятся к режимным параметрам;

B, k, l – зависят от формы, режима течения, природы жидкости, времени, степени обработки поверхности.

Более подробно вопрос изложен в следующем источнике:

Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче. – Л.; М.: Госэнергоиздат, 1959. – 414 с.

С увеличением времени уменьшается, так как стабилизируется процесс кипения.

Нефть и нефтепродукты при кипят в интервале температур начала и конца кипения от до . Интервал гостируется условиями смесеобразования в двигателях.

Структура двухфазного потока при течении внутри труб кипящей жидкости

• Вертикальная труба

Поверхностью нагрева является стенка трубы. В трубе при движении жидкости постоянно увеличивается паровая и уменьшается жидкая фаза. Следовательно, изменяется гидродинамическая структура потока как по длине, так и по сечению трубы, и изменяется теплоотдача.

Рис. 13.6. Кипение воды в вертикальной трубе:

1 – однофазная жидкость; 2 – пристенное кипение; 3 – пузырьковый (эмульсионный) режим; 4 – пробковый режим; 5 – стержневой режим;

6 – влажный пар

В вертикальной трубе различают 3 основные структуры потока:

• I – область подогрева (экономайзерный режим) – до сечения с ;

• II – область кипения (испарительный участок) – от до , при этом энтальпия смеси стремится к энтальпии пара ;

• III – область подсыхания влажного пара – наблюдается в основном в длинных трубах.

Если скорость w увеличивается при заданных q, t_вх и l_тр, то длина I области возрастает, а III – уменьшается.

Если q увеличивается при заданных w, t_вх и l_тр, то длина I области уменьшается, а III – увеличивается.

• Горизонтальная (с небольшим наклоном) труба

Рис. 13.7. Кипение воды в горизонтальной трубе:

А – нормальное течение; Б – течение с увеличенной скоростью

Рис. 13.8. Пробковый (А) и кольцевой (Б) режим кипения

При кольцевом режиме кипения жидкость течёт по кольцу, внутри которого находится пар.

Объёмное и массовое паросодержание определяется как:

, (13.7)

, (13.8)

где V_п, M_п, V_см, М_см – массовый и объёмный расходы пара и смеси.

Теплоотдача при вынужденном движении кипящей жидкости в трубах

При вынужденном движении кипящей жидкости в трубах в условиях, когда жидкость нагрета до температуры насыщения, коэффициент теплоотдачи может быть подсчитан по следующим формулам из [2]:

• при ; ;

• при ; ;

• при ; ,

где α_w – коэффициент теплоотдачи при вынужденном движении кипящей жидкости, определяемый по формулам однофазной жидкости;

α_к – коэффициент теплоотдачи при развитом (турбулентном) пузырьковом кипении в большом объёме, определяемый по формулам:

, (13.9)

• при ; ; ;

• при ; ; .

; (13.10)

; (13.11)

, (13.12)

где r – теплота парообразования;

σ – поверхностное натяжение;

, – плотность жидкости и пара;

T_s – абсолютная температура насыщения.

Все теплофизические параметры взяты при температуре насыщения. Величина измеряется в метрах.

Формулы справедливы при:

; ; Па.

Для воды значения и в зависимости от температуры приведены в таблице 9-1 в [2]. Если перейти от q к Δt (), то приведённые формулы для примут следующий вид:

• при ;

• при ;

Приведённые выше две расчётные формулы для применимы при условии [2]: .

Лекция 14²