ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплоотдача при кипении жидкости внутри труби каналов из "Экспериментальное исследование процессов теплообмена " Кроме факторов, влияющих на теплоотдачу при кипении в большом объеме, при кипении в трубах оказывают влияние еще паросодержание, скорость вынужденного движения жидкости, а также размеры и расположение поверхности теплообмена в пространстве. [c.249] Количественная оценка паровой фазы осуществляется по объемному или массовому содержанию пара в потоке кипящей жидкости. [c.249] Для однофазного потока жидкости параметр х характеризует относительный недогрев жидкости до температуры насыщения. В отличие от двухфазного потока этот параметр для однофазного потока имеет отрицательный знак. [c.250] На рис. 4-10 представлена зависимость теплоотдачи от массового паросодержания при движении потока внутри вертикальной трубы снизу вверх [Л. 1]. В этой зависимости можно выделить три основные области различные по теплоотдаче область 1 подогрева жидкости, испарительный участок 2 (область кипения) и область 3 подсыхания (х5 0,3). [c.251] В пределах каждой из приведенных областей интенсивность теплообмена также неодинако ва. [c.251] До д —0,4 коэффициент теплоотдачи практически сохраняет постоянное значение при данных условиях и соответствует теплообмену однофазной жидкости. При х 5 —0,4 начинается процесс кипения жидкости у стенки, и с этого момента наблюдается быстрое возрастание коэффициента теплоотдачи. Одновременно с этим жидкость в ядре потока еще не догрета до температуры насыщения. Поэто.му пузырьки пара, попадая в ядро потока, сразу конденсируются, вследствие чего результирующее парообразование в этом процессе отсутствует (область. поверхностного кипения). [c.251] Процессы теплообмена при поверхностном кипении могут иметь самостоятельное значение, так как позволяют осуществлять отвод больших тепловых потоков. Они применяются при охлаждении авиационных двигателей, ракет, в ядерной энергетике и др. При дальнейшем нагревании жидкости она достигает по всему сечению температуры насыщения, и с этого момента поверхностное кипение переходит в объемное. [c.251] Участок трубы с развитым объемным кипением включает в себя области эмульсионного, пробкового (снарядного) и кольцевого режимов движения паро-жидкостной смеси. В эмульсионном режиме по трубе движется поток жидкости, содержащий пузырьки пара малых размеров по сравнению с диаметром трубы. С повышением количества пузырей они сливаются, образуя большие пузыри в форме пробок (снарядов), имеющих поперечные размеры, близкие к диаметру трубы. Наступает пробковый режим течения. Этот режим встречается в подъемных секциях реакторов кипящего типа, эрлифтах, применяемых в нефтяной промышленности. [c.251] В пробковом режиме пробки пара разделены прослойками жидкости или паро-жидкостной эмульсии. При дальнейшем развитии процесса расстояние между отдельными паровыми пробками постепенно уменьшается, затем они сливаются и пробковый режим переходит в кольцевой (xsO,3). При кольцевом режиме около стенки движется тонкий слой жидкости, а в ядре потока — пар,. содержащий мелкие капли жидкости. [c.251] Температура стенки в области ухудшения теплоотдачи скачком увеличивается во много раз (рис. 4-11). [c.252] В области подсыхания теплоотдача и температура стенки практически остаются постоянными. [c.252] Соотношение между длиной различных участков может быть различным в зависимости от теплового потока и скорости вынужденного движения двухфазного потока (рис. 4-12). Увеличение скорости приводит к уменьшению участка с развитым кипением и увеличению экономайзерного участка (горизонтальные участки) наоборот, с увеличением теплового потока область подогрева сокращается, область развитого кипения увеличивается (наклонные участки). (Л. 5]. [c.252] В общем случае на состояние пограничного слоя и теплоотдачу оказывают влияние как пульсации жидкости за счет образования паровых пузырей, которые при своем отрыве разрушают пограничный слой жидкости, так и турбулентные возмущения в ней, обусловленные организованной циркуляцией потока. [c.252] С повышением давления роль вынужденного движения уменьшается. [c.252] Наряду с этим можно создавать условия, при которых осуществляются непосредственно в опытном участке одновременно все приведенные выше гидродинамические режимы движения потока, начиная с области подогрева жидкости до ее полного испарения в его выходном сечении. В этом случае рабочая жидкость подается в экспериментальную трубу не догретой до температуры насыщения. Получение паро-жидкостной смеси осуществляется нагреванием жидкости непосредственно в рабочем участке. [c.254] Измерение температуры жидкости в ряде точек по длине трубы позволяет определить сечение, в котором температура жидкости достигает температуры насыщения при данном давлении, т. е. вскипает вся масса жидкости. [c.255] По этому сечению закипания можно выделить эконо-майзерный участок трубы. [c.255] Для надежности определения начала кипения, кроме измерения температуры потока по длине, производятся еще измерения распределения давления. Поскольку процесс кипения сопровождается увеличением объема паровой фазы, скорость движения смеси по длине трубы также увеличивается. Это обусловливает затрату большой силы на ускорение потока и на преодоление трения потока о стенку. Вследствие этого наблюдается увеличение градиента давления по длине трубы и соответствующее падение температуры насыщения, особенно на выходе из трубы. Это необходимо учитывать при обработке опытных данных. [c.255] Методика измерений, принятая для исследования теплоотдачи при кипении, обычно отрабатывается в условиях атмосферного давления на воде, так как для этого случая накоплен достаточный экспериментальный материал. [c.257] Перед началом опытов проводится удаление воздуха из опытной установки и газов, адсорбированных поверхностью опытных участков. Это достигается предварительной работой опытной установки в течение нескольких часов в условиях кипения при относительно небольших давлениях. [c.257] Вернуться к основной статье