ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Содержание Теплообмен лучеиспусканием Основные законы излучения из "Техническая термодинамика и основы теплопередачи " Весьма существенно интенсивность теплообмена увеличивается, если при омывании поверхности твердого тела изменяется агрегатное состояние среды. [c.373] Рассматривая теплообмен непосредственным соприкосновением, мы до сих пор полагали, что не происходит изменения агрегатного состояния среды. Изменение агрегатного состояния возникает в тех случаях, когда температура поверхности тела выше или ниже температуры фазового превращения среды при данном давлении. В первом случае теплообмен сопровождается кипением жидкой среды, во втором случае — конденсацией ее пара. В обоих случаях явление теплообмена усложняется рядом специфических особенностей, которые отличают этот процесс от обычного теплообмена твердого тела с однофазной средой. [c.373] Удельный тепловой поток 7с. называемый тепловой нагрузкой поверхности, для процессов теплообмена с изменением агрегатного состояния является основной величиной. Так, например, при исследовании различных элементов поверхностей нагрева котельного агрегата мы исходим именно из тех тепловых потоков, которые воспринимаются ими от продуктов сгорания. [c.374] Интенсивность теплообмена существенно зависит от состояния движения среды. Поэтому мы рассмотрим отдельно процессы теплообмена в условиях свободного и вынужденного движения. [c.374] Теплообмен при кипении в условиях свободного движения определяется обычно как теплоотдача в большом объеме (теплоотдача погруженной, по преимуществу горизонтальной поверхности). Этот процесс протекает следующим образом. [c.374] На поверхности нагрева вокруг так называемых центров парообразования (различных неровностей поверхности, бугорков и т. д.) зарождаются пузырьки пара. С течением времени пузырьки растут и, достигнув определенного размера — отрывного диаметра, отделяются от поверхности нагрева (рис. 100). При движении вверх пузырьки увеличиваются в размере, получая теплоту от жидкости, которая перегрета по отношению к пару, находящемуся внутри пузырька. [c.374] Частота отрыва пузырьков пара и число действующих центров парообразования растут с увеличением температуры поверхности нагрева в процесс парообразования включаются более мелкие неровности поверхности. Поэтому увеличение температуры поверхности нагрева, сопровождаемое ростом температурного напора М (рис. 100), ведет к повышению интенсивности теплообмена. [c.375] Однако увеличение температурного напора AI ке всегда сопровождается повышением интенсивности теплообмена. [c.375] Рост числа действующих центров преобразования приводит к тому, что рядом расположенные пузырьки пара сливаются в одну общую паровую пленку, отделяющую жидкость от поверхности нагрева. Из-за сравнительно малого коэффициента теплопроводности пара интенсивность теплообмена при этом резко падает. [c.375] На рис. 101 изображена в логарифмической системе координат зависимость коэффициента теплоотдачи от температурного напора Д . Из рисунка видно, что при малых температурных напорах рост Ы сопровождается повышением коэффициента теплоотдачи, а при больших напорах— падением Максимальное значение с соответствует критическому режиму кипения жидкости, и все величины, относящиеся к этому режиму, называются критическими (критическая тепловая нагрузка, критический температурный напор, критический коэффициент теплоотдачи). [c.375] При критической тепловой нагрузке происходит изменение режима кипения жидкости. Докритическим тепловым нагрузкам отвечает кипение с образованием отдельных паровых пузырьков. Такая форма парообразования называется ядерной, иногда пузырчатой, реже — ячейковой. При надкритических тепловых нагрузках парообразование приобретает пленочную форму. [c.375] Следует отметить, что пленочное кипение, раз наступив, обладает большой устойчивостью. Для восстановления ядерной формы кипения приходится весьма значительно снизить тепловую нагрузку по сравнению с этой связ1И различают дс, р. дцо т. е. то значение нагрузки, при которой ядерное кипение переходит в пленочное, и 9с р. ин — которой пленочное кипение сменяется ядерным). [c.376] Поэтому для того, чтобы могло происходить испарение жидкости внутрь пузырька, ее необходимо перегреть по отношению к температуре насыщения. Этот перегрев должен быть тем значительнее, чем меньше радиус пузырька. [c.376] Теперь становится ясно, почему пузырьки образуются именно на нагретой поверхности здесь, с одной стороны, жидкость имеет более высокую температуру, а с другой — неровности поверхности позволяют образоваться пузырькам с достаточно большим начальным радиусом. [c.377] Рассматривая влияние поверхностного натяжения, мы сумеем также установить характер количественных закономерностей, определяющих величину отрывного диаметра пузырька. [c.377] В теории капиллярности показывается, что коэффициент пропорциональности определяется краевым углом, т. е. углом, который образуется между стенкой и свободной поверхностью жидкости (и определяет форму мениска). [c.377] Переходя к рассмотрению количественных соотношечий, определяющих интенсивность теплоотдачи при кипении в большом объеме, мы должны иметь в виду следующее. [c.377] Неровности, служащие центрами парообразования, распределены по поверхности беспорядочно и, следовательно, в среднем равномерно. Поэтому размер поверхности не может оказать влияния на интенсивность теплообмена. Это значит, что собственные размеры поверхности не могут быти использованы для построения определяющего размера системы. [c.377] Критериальное уравнение для интенсивности теплообмена должно быт1 построено в форме зависимости, выражающей критерий Ыи в функции от определяющих критериев. [c.378] Рассматривая движение как свободное, мы заключаем, что аргументами уравнения должны быть Рг и Оа ( 64). Однако анализ явлений, накладывающихся на свободное движение при парообразовании, приводит к новым критериям, и в этом выражается специфика рассматриваемого процесса по отношению к теплообмену в однофазной среде. Найдем новые критерии, характерные для изучаемого процесса. [c.378] Вернуться к основной статье