Пара зародыши (центры парообразования)

Результаты эксперимента с учетом сказанного выше подтверждают предположение о том, что центрами парообразования на твердой поверхности нагрева являются малые углубления и трещинки, заполненные газом или паром. Пар, остающийся в углублении, после отрыва пузыря служит зародышем новой фазы (пара). Если размеры зародыша превышают равновесный размер пузырька пара при данном перегреве жидкости, то зародыш называют жизнеспособным, так как из него будут непрерывно развиваться пузырьки пара, отрываться от поверхности и всплывать. [c.332]

Рассмотрим процесс образования пузыря. Пузыри пара зарождаются в центрах парообразования (зародышах). Минимальный радиус зародыша паровой фазы, в который может испаряться жидкость при данном ее перегреве, называется критическим радиусом 7 . [c.334]

В действительности зародышами паровых пузырей являются пузырьки газа. Газ в пузырьках, как упругое тело, только сжимается под действием поверхностного натяжения, не исчезая (он не может конденсироваться), поэтому критического радиуса для газовых пузырьков не существует. Пар из перегретой жидкости образуется на поверхности газовых пузырей, радиус которых больше Rцp. Сильнее всего жидкость перегрета, естественно, около обогреваемой поверхности, поэтому там величина 7 кр минимальна. Пузырьки воздуха, застрявшие в микротрещинах и шероховатостях обогреваемой поверхности, радиус которых превышает Якр, в являются местами зарождения паровых пузырей — так называемыми центрами парообразования. [c.100]

Из уравнения (6.8) можно приближенно определить минимальный радиус кривизны зародыша мин, в который может испаряться жидкость при заданном ее перегреве. С увеличением перегрева жидкости в процесс генерации пара вовлекаются новые зародыши с меньшим радиусом кривизны, чем и обусловлен рост числа действующих на теплоотдающей поверхности центров парообразования 2 при увеличении плотности теплового потока q. По существу, плотность теплового потока влияет косвенным образом на 2. Это влияние проявляется только потому, что при прочих равных условиях с ростом q увеличивается температурный напор, т. е. перегрев жидкости в пристенном слое. [c.170]

Вместе с тем необходимо отметить, что на любой технической поверхности, даже если ее можно считать абсолютно гладкой в гидродинамическом отношении, всегда имеется множество центров парообразования с различными радиусами кривизны. Из всего этого множества активными центрами при заданном значении перегрева являются зародыши паровой.фазы, радиус кривизны которых больше минимального радиуса зародыша, который может быть приближенно определен по уравнению (6.8). Очевидно, что условия зарождения, роста и отрыва паровых пузырей, образующихся около центров с различным радиусом кривизны, не одинаковы, а состояние жидкости у поверхности пузыря и пара в пузыре у каждого центра непрерывно меняется во времени. Следовательно, кипение жидкости по своей физической природе является нестационарным процессом. Однако при выводе соотношений для какой-либо интегральной характеристики, например для коэффициента теплоотдачи или первой критической плотности теплового потока, процесс кипения обычно рассматривается как стационарный с учетом цикличности работы каждого центра парообразования. Разумеется, при этом пользуются среднестатистическими значениями всех его внутренних характеристик. [c.172]

Обычно кризис кипения наступает раньше, чем температура поверхности приблизится к температуре предельного перегрева жидкости при которой могут возникать зародыши паровой фазы спонтанного происхождения. Это объясняется тем, что при наличии готовых центров парообразования имеет место нарушение фазового массообмена и соответственно нарушение устойчивости режима пузырькового кипения. Однако с повышением давления фазовый массообмен у стенки улучшается, так как увеличивается плотность пара, уменьшается отрывной [c.322]

Существование метастабильных состояний фазы обусловлено затрудненностью возникновения жизнеспособных зародышей новой фазы. При отсутствии в жидкости и на стенках сосуда искусственных центров парообразования паровые зародыши могут возникать только за счет тепловых флуктуаций в молекулярной жидкости. Вероятность спонтанного образования паровых пузырьков резко уменьшается с увеличением их размеров. Поэтому вскипание чистой жидкости происходит лишь при достаточном перегреве, когда термодинамически равновесный радиус пузырька г=2о1 р — р) уменьшается до значений порядка средней величины флуктуационного парового зародыша / —/ . Само г возрастает по мере перегрева. В формуле а — поверхностное натяжение на границах жидкость — пар при температуре перегрева — давление пара при этой температуре р — давление в жидкой фазе. [c.60]

ЖИДКОСТИ от части твердой границы. Если жидкость насыщена воздухом, она не имеет тенденции подниматься в несмачиваемых капиллярах и никакой перегрев или напряжение разрыва по существу не могут быть обеспечены. Если жидкость частично или почти полностью деаэрирована, она проявляет тенденцию к подъему в капиллярах, пока парциальное давление воздуха в части капилляра, занятой паром, не придет в равновесие с растворенным объемом воздуха. Так как этот процесс имеет диффузионную природу, на него могут быть затрачены часы или даже сутки. Если жидкость деаэрирована при давлении I атм, и обладает пренебрежимо малым давлением паров при комнатной температуре, то давление парового зародыша в конце концов упадет практически до нуля, соответствующего радиусу кривизны около 10 см в несмачиваемых впадинах с отвесными стенками. В смачиваемых впадинах зародыши пара полностью исчезнут, а если мениск не сможет достичь критического радиуса кривизны в несмачиваемой впадине, то паровая фаза здесь также исчезнет. Если впадина имеет остроконечное дно и хорошо смачивается, паровая фаза будет исчезать, пока ее радиус кривизны не станет величиной того же порядка, что и расстояние между молекулами жидкости, т. е. впадина как центр парообразования действительно исчезнет. Следовательно, большой краевой угол является существенным для сохранения эффективных зародышей паровой фазы на твердой поверхности. [c.94]

Результаты эксперимента, с учетом сказанного выше, подтверждают предположение о том, что центрами парообразования на твердой поверхности нагрева являются малые углубления и трещинки, заполненные газом или паром. Со временем газ, заполняющий углубление, может израсходоваться. Однако пар, образующийся в коническом углублении, не весь расходуется на образование очередного пузыря. Часть пара, остающаяся на дне углубления, будет служить зародышем новой фазы (пара). Если размеры зародыша превышают равновесный размер пузырька пара при данном перегреве жидкости, то зародыш называют жизнеспособным, так как из пего будут непрерывно развиваться пузырьки пара, отрываться от поверхности и всплывать. [c.308]

Зарождение, развитие и отрыв пузырей пара от поверхности нагрева. Пузыри могут развиваться только из зародышей паровой фазы — центров парообразования. При малом количестве этих зародышей кипение затруднено. Так, воду при нормальном давлении удается перегреть почти до 200° С, если число зародышей сведено к минимально возможному. [c.305]

Анализ процесса роста и слияния паровых пузырей опирался на известные из теории пузырькового кипения эмпирические соотношения для поверхностной плотности центров парообразования и скорости роста пузыря. Из условий слияния пузырей определялась длительность второй стадии контакта жидкости со стенкой (от возникновения паровых зародышей до образования сплошной пленки пара) [c.259]

В чистом переохлажденном паре центры конденсации появляются в результате слипания молекул в молекулярные комплексы. По достижении так называемых критических размеров (см. гл. 2) эти комплексы становятся устойчивыми и обнаруживают тенденцию к дальнейшему росту и превращению в капельки жидкости. Скорость образования центров конденсации (т. е. жизнеспособных зародышей жидкой фазы) весьма сильно зависит от степени переохлаждения. Поэтому уже вскоре после прохождения состояния насыщения скорость конденсации достигает такой величины, что выделение скрытой теплоты парообразования останавливает рост переохлаждения (если, конечно, расширение происходит не слишком быстро). [c.148]

Пара зародыши (центры парообразования) 126—131 Параметр двухфазного течения Мартинелли 81, 287 [c.383]

Активными центрами парообразования являются различные трещины, канавки, неровности (микрошероховатость) поверхности, выпавшие на поверхности окислы, налеты и другие включения, а также адсорбированные поверхностью пузырьки ra sa (воздуха). Число центров парообразования зависит и о г материала греющей поверхности, возрастая с увеличением его теилопроводности. Образующиеся в центрах парообразования паровые зародыши имеют размеры значительно меньше толщины вязкого подслоя. В связи с тем что теплопроводность жидкости существенно выше теплопроводности пара, почти вся теплота передается от стенки к жидкости, а это приводит к перегреву пограничного слоя. Перегретая л<идкость испаряется в пузырь, и это испарение происходит главным образом за счет подвода теплоты к поверхности пузырька через микрослой жидкости у его основания. Размеры пузырька быстро увеличиваются, и при некотором значении диаметра (отрывном диаметре) он отрывается от поверхности [c.199]

При пузырьковом кипении паровая фаза образуется в виде отдельных паровых пузырьков, зарождающихся в определенных местах теплоотдающей поверхности (центрах парообразования). Центрами парообразования (зародышами паровой фазы) служат элементы шероховатости поверхности микровпадины, микротрещины, заполненные паром данной жидкости или газом. Каждый центр генерирует паровую фазу с определенной частотой. Зародившийся у данного центра паровой пузырек в течение некоторого времени растет в объеме, а затем отрывается от поверхности и всплывает, увлекая за собой некоторое количество жидкости из [c.161]

От части поверхности, на которой нет активных зародышей паровой фазы, тепловой поток отводится жидкостью, сильно тур бу-лизированной паровыми пузырями. При пузырьковом кипении паровой пузырь отделен от теилоотдающей поверхности тонкой пленкой жидкости (микропленкой) [97, 98]. Краевой угол 0<9О= (рис. 6.1, а). Площадь непосредственного контакта поверхности нагрева с паром парового пузыря в центре основания последнего пренебрежимо мала, поэтому поверхность практически полностью омывается жидкостью. Однако необходимо отметить, что схематично представленная на рис. 6.1, а форма парового пузыря, обеспечивающая высокую интенсивность теплообмена, реализуется только при кипении жидкости, смачивающей теплоотдающую поверхность. Очевидно, что чем больше действующих на единице площади но- верхности центров парообразования z, тем большая часть теплового потока отводится от стенки за счет испарения жидкости в паровые пузыри и тем выше интенсивность теплообмена. С ростом величины Z усиливается турбулизация пристенной области паровыми пузырями, что также приводит к увеличению коэффициента теплоотдачи. [c.162]

Из формулы (6.8) следует, что при ->0 перегрев жидкости А пер-> 00. Это означает, что в реальных условиях, т. е. при конечных значениях перегрева, процесс генерации пара может происходить только в том случае, если в жидкости ух е имеются зародыши паровой фазы конечного радиуса кривизны (центры парообразования). Как мы уже знаем, этими центрами являются микровпадины на теплоотдающей поверхности, заполненные газом или паром данной жидкости. Зарождению паровой фазы способствуют также адсорбированные поверхностью газы, а также мелкие, находящиеся на ней твердые частицы. [c.170]

Однако строгий расчет величины баф затруднен из-за сложной, хаотичной природы самого процесса пузырькового кипения в последующем анализе приходится прибегать к приближенным качественным оценкам. Естественно полагать, что величина бэф должна уменьшаться при уменьшении вязкости жидкости V, при увеличении интенсивности беспорядочного движения парожидкостной смеси у границы этого слоя вследствие процесса парообразования и при увеличении плотности центров парообразования на самой поверхности. Мерой двух последних эффектов могут служить средняя скорость парообразования w" = qlrp" и величина, обратная критическому радиусу парового зародыша, 1/ мии-Далее, можно рассматривать процессы роста отдельных пузырьков пара и движение всей парожидкостной смеси около поверхности как совокупность целого ряда периодических процессов поэтому в целом такое сложное и беспорядочное движение может быть интерпретировано как некоторое периодическое движение с характерным средним периодом т. Тогда из соображений размерности следует, что величина бэф , а период т мив/а " т. е. [c.118]

Такое представление о влиянии поверхности на кипение позволяет задавать величину шероховатости поверхностей парогенераторов в процессе проектирования, что особенно важно для генерации неводяных паров при низких давлениях, в вакууме и в некотоых других условиях. Важнейшей особенностью кипения жидких металлов и других высококипящих и низкокипящих жидкостей являются сравнительно большие размеры зародышей паровых пузырей (рис. 97). Из-за больших размеров пузырьков частота их отрыва в одном центре парообразования уменьшается, что приводит к нарушению макростабильности процесса и значительным пульсациям температур непосредственно на теплопередающей поверхности. [c.189]

Теория о возникновении зародышей парообразования по Вол-меру и Фишеру распространяется на случай перегрева жидкости, находящейся в контакте с различными твердыми поверхностями. Показано, что возникновением зародышей в массе жидкости, на плоских поверхностях, на острых выступах или в смачиваемых впадинах нельзя объяснить факты экспериментально наблюдаемого перегрева. В качестве центров парообразования предпочтение следует отдать несмачнваемым впадинам, но трудности их сплошного заполнения жидкостью столь велики, что, по-видимому, возникновение центров в статически напряженной жидкости почти всегда происходит в уже существующей газовой фазе. Возникновение зародышей при наличии таких динамических явлений, как бурное вскипание, кавитация или пенообразование, всегда происходит на границах газа или пара, оставшегося во впадинах поверхности, [c.80]

Обычно наблюдаемое кипение жидкости возникает на искусственных центрах парообразования. Этими центрами могут быть прилипшие к стенке или сидящие в трещинах пузырьки газа, а также ослабленные участки поверхности, например насыщенные газом включения. В чистых условиях масса вещества, взятая отдельно от конкурирующей фазы, не чувствует перехода через бинодаль на чужое поле фазовых состояний. Практически достижимый перегрев жидкости ограничивается появлением спонтанных паровых зародышей, превысивших критический размер и способных к дальнейшему росту. Радиус критического пузырька связан условиями (1.15), (1.16) с температурой и давлениями р, р". Свободная энтальпия Ф = и — Т-з рр системы жидкость + пузырек пара максимальна для пузырька критического размера ). [c.22]

Необходимым условиемпузырьковогокипения на всейгрею-щей поверхности или на каком-нибудь ее участке является контактирование жидкости с теплоотдающей стенкой. Длительность контакта должна превышать среднее время роста пузырька тд до отрывного диаметра. Но это возможно только при Т Та- В противном случае у стенки образуется так много спонтанных зародышей, что паровая пленка появится за очень короткое время т тс, и пузырьковое кипение прекращается ). Оценка Т = Тп = Т соответствует ударному режиму вскипания, она является верхней границей кризисной температуры, если рассматривать переход от пузырькового к пленочному кипению. При квазистационарном подъеме теплового потока кризис кипения обычно наступает раньше Т Гп)- Он обусловлен захлебыванием фазового массообмена около стенки во встречных потоках жидкости и пара при наличии достаточно большого числа готовых центров парообразования. [c.204]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...