ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Рост паровых пузырьков на твердой поверхности нагрева из "Механика двухфазных систем " НИИ исследователей опытные данные охватывают широкую область давлений (от 0,01 до 100 бар, т.е. от 1 кПа до 10 МПа) и весьма разнообразные жидкости (вода, спирты, углеводороды, хладоны, криогенные жидкости). [c.263] Анализ экспериментальных наблюдений позволяет сделать достаточно надежные качественные выводы и служит обоснованием теоретических моделей. При этом необходимо подчеркнуть, что все закономерности роста и отрыва паровых пузырьков проявляются лишь статистически. Кинематографические исследования показывают, что даже в одном эксперименте при фиксированных давлении над уровнем жидкости и средней температуре стенки скорости роста пузырьков могут отличаться вдвое от среднего значения. Это означает, что применительно к росту паровых пузырьков при кипении имеет смысл говорить лишь о приближенных моделях, отражающих влияние основных механизмов процесса и описывающих количественные взаимосвязи для некоторых средних условий. [c.263] Кинематографические исследования показывают, что существуют весьма сильные различия в поведении пузырьков при высоких и низких давлениях. В области высоких давлений пузырьки на поверхности растут относительно медленно, при этом их форма практически в течение всего периода роста близка к сферической (точнее, пузырек имеет вид усеченной сферы). Перед отрывом диаметр пузырька составляет несколько десятых долей миллиметра. Так, по данным [18], при давлениях 30—100 бар паровой пузырек за время порядка 0,2—0,3 с вырастает до своего предотрывного размера, равного 0,2—0,3 мм. Последовательные стадии роста парового пузырька при высоких давлениях схематически показаны на рис. 6.10, а. [c.263] Для механизма роста парового пузыря весьма важно то, что в центральной части его основания всегда существует область прямого контакта пара с твердой поверхностью ( сухое пятно ). Это обусловлено тем, что центрами преобразования служат обычно впадины на обогреваемой поверхности, заполненные паром. Характерный размер таких впадин по порядку величины близок к равновесному радиусу парового зародыша Л,, определенному в соответствии с (6.22). В типичных условиях составляет единицы или (при высоких приведенных давлениях) десятые доли микрометра. Следовательно, за исключением очень короткого начального периода роста пузырька сухое пятно составляет лишь доли процента площади проекции пузырька на обогреваемую поверхность. Пространство между поверхностью пузырька и твердой стенкой заполнено тонким слоем жидкости — микрослоем. При феноменологическом подходе принимают, что толщина микрослоя растет от нулевого значения на линии контакта трех фаз (твердой, жидкой и парообразной) до некоторого конечного значения у внешней границы основания пузыря. Такое представление отражено на схеме рис. 6.11, а). [c.264] Измерения температуры в объеме жидкости показали, что перегретая жидкость покрывает ближайшую к обогреваемой твердой стенке часть сферической поверхности (купола) растущего пузыря. Эта перегретая жидкость, по-видимому, вытесняется пузырьком из температурного пограничного слоя на стенке, и ее избыточная энтальпия также влияет на рост парового пузырька при кипении. [c.266] Толщина жидкого микрослоя в основании пузырька предполагается пропорциональной расстоянию от оси симметрии, т.е. [c.266] Выражение для теплового потока от перегретой жидкости к межфазной поверхности должно быть аналогично (по структуре) уравнению, следующему из асимптоты решения Скривена при Ja 1, т.е. [c.267] Таким образом, формула (6.41) при Р = 6, Y = 0,3 позволяет удовлетворительно описать опытные кривые роста паровых пузырьков при кипении различных жидкостей в широком диапазоне изменения давлений (при числах Ja = 0,1—500). [c.269] Вернуться к основной статье