Влияние поверхности на кипение жидкостей

Влияние оребрения. При кипении жидкости на поверхности оребренных труб в условиях малых значений плотности теплового потока устанавливается более высокая интенсивность теплообмена, чем при кипении на поверхности гладких труб. Поэтому в испарителях низкотемпературных холодильных установок, работающих в этих условиях, широко применяют оребренные трубы. Например, в кожухотрубных фреоновых испарителях в нашей стране применяются медные трубы с накатным оребрением, данные о которых приведены в табл. 7.2 [27]. [c.216]

Очевидно также, что влияние силы тяжести на кризис кипения при вынужденном течении жидкости несущественно (как вообще несущественно влияние силы тяжести на движение жидкости при значительных скоростях последней). В этом заключается основное отличие кризиса кипения при вынужденном движении жидкости от кризиса кипения в большом объеме. Доказательством малого влияния силы тяжести служит тот факт, что кризис кипения развивается в данных условиях при любом как горизонтальном, так и вертикальном положениях поверхности нагрева (трубы) [c.480]

Для определения степени устойчивости движения на границе пар-жидкость следует исходить из тех же соображений, которые были развиты ранее для случая кипения в большом объеме, и в частности, использовать соотношение (12.58), в котором член кд р — р")/(р + р"). обусловленный влиянием силы тяжести, следует отбросить. Таким образом, выражение для циклической частоты со развивающихся на поверхности раздела пар—жидкость возмущений имеет вид [c.480]

Формула (31.14) учитывает влияние теплофизических свойств материала поверхности на интенсивность теплоотдачи при кипении криогенных жидкостей (при атмосферном и меньшем атмосферного давлениях) с помощью коэффициента теплоусвоения х. Большие значения коэффициента теплоусвоения имеет медь средние — латунь, никель, бронза малые—нержавеющая сталь. [c.326]

При кипении жидкостей на поверхности нагрева часто образуется пленка оксидов, структура которой способствует возникновению новых центров парообразования и, следовательно, повышению коэффициента теплоотдачи. Однако дополнительное термическое сопротивление самой пленки оказывает обратное влияние на интенсивность процесса теплообмена и чаще всего приводит к уменьшению коэффициента теплопередачи от горячего теплоносителя к кипящей жидкости. [c.200]

В условиях направленного движения среды паровые пузыри, образующиеся на теплоотдающей поверхности, испытывают дополнительное (по сравнению с кипением в большом объеме) динамическое воздействие со стороны потока жидкости. Под влиянием этого фактора меняются значения локальных характеристик процесса парообразования уменьшается отрывной диаметр паровых пузырей, увеличивается частота их отрыва, деформируется поверхность пузыря и пр. Перестройка процесса парообразования оказывает влияние и на интегральные количественные характеристики процесса — коэффициенты теплоотдачи и гидродинамического сопротивления. [c.225]

Из рис. 8.22, б видно, что при малых значениях Иок, которые наблюдаются при низких плотностях тепловых потоков, поправочный множитель к меньше единицы. Это можно объяснить, если рассмотреть причины, обусловливающие влияние накипи на значение а при кипении. При наличии на поверхности трубы слоя оксидов часть температурного напора затрачивается на преодоление его термического сопротивления. Поэтому при одной и той же плотности теплового потока перегрев жидкости, кипящей на поверхности окисленной трубы, будет меньше, чем при кипении на поверх- [c.252]

Как отмечалось выше, при пленочном кипении жидкость отделена от обогреваемой поверхности паровым слоем. Теплота к поверхности раздела фаз поступает через малотеплопроводный слой пара. В условиях свободного движения коэффициент теплоотдачи мало изменяется с изменением теплового потока (рис. 13-18). Влияние давления и физических свойств на теплоотдачу сохраняется существенным, как и при пузырьковом кипении. [c.318]

Исследования показывают, что закономерность теплоотдачи при развитом пузырьковом кипении практически не зависит от размеров и формы теплоотдающей поверхности. Вместе с тем опыты обнаруживают, что интенсивность теплообмена может меняться в зависимости от состояния, материала и чистоты поверхности нагрева. Влияние этих факторов на теплоотдачу проявляется, по-видимому, в основном за счет изменения плотности центров парообразования. Улучшение теплоотдачи наблюдалось в ряде опытов при увеличении микрошероховатости металлической поверхности, а также при увеличении теплопроводности материала стенки. Имеются данные, показывающие, что выпадение на поверхность нагрева в незначительном количестве налетов и окислов также может способствовать некоторому увеличению теплоотдачи. Однако значительное загрязнение поверхности снижает интенсивность передачи теплоты за счет появления дополнительного термического сопротивления слоя загрязнений. Экспериментально показано [5], что при увеличении краевого угла 0 (в области смачивания) теплообмен увеличивается. При очень чистых поверхностях и чистой жидкости отмечается снижение теплоотдачи [151. [c.124]

При кипении жидкости внутри труб и каналов в условиях вынужденного движения интенсивность отвода пара от поверхности и соответственно величина i зависят от скорости движения и характера турбулентного перемешивания в потоке. Большое влияние в этих условиях на оказывает также паросодержание самого потока. Опыты показывают, что при увеличении паросодержания значения pi уменьшаются. При кипении с недогревом вследствие конденсации паровых пузырьков около теплоотдающей поверхности благоприятные условия для подвода жидкости к поверхности нагрева сохраняются вплоть до очень высоких тепловых потоков Поэтому значения pi при кипении с недогревом обычно оказы ваются достаточно большими, причем с увеличением степени не догрева (определяемого величиной = 4 — ж. где — сред няя температура жидкости в данном сечении) pi увеличивается [c.133]

Исследованию теплоотдачи при кипении натрия на поверхности труб, погруженных в большой объем жидкости, посвящены работы [180, 182, 188]. Однако ни в одной из работ систематического изучения влияния давления на теплоотдачу не проводилось, и экспериментом был охвачен сравнительно узкий диапазон давлений (0,07—1,0 кг/см ). В работе [180] отмечено, что наблюдалась некоторая тенденция к увеличению теплоотдачи с ростом давления. Аналогичный вывод можно сделать из сопоставления (см. рис. 10.7) экспериментальных данных работ [188] (р=1 кг см ) и [182] (p = 0,07-f- [c.247]

Наблюдается влияние времени старения рабочего участка на воспроизводимость экспериментальных данных, но после нескольких часов работы в условиях кипения жидкости поверхность нагрева стабилизируется. На графиках, представленных в настояш ей работе, даны некоторые характерные кривые. Кривая фиг. 2 относится к процессу кипения воды, насыщенной воздухом при 20°, в большом объеме. На фиг. 3 показаны различные кривые, характеризующие кипение. иета-терфенила в большом объеме при различных количествах растворенного в нем газа. На фиг. 4 и 5 приведены результаты опытов с терфенилом ОМг в условиях вынужденной конвекции. Изучение этих кривых выявило наличие трех зон, следующих за областью конвекции жидкости в однофазном состоянии. Эти три зоны соответствуют трем различным условиям кипения, обнаруженным при визуальном наблюдении процесса кипения воды. [c.115]

Принципиально важным является то, что до сих пор отчетливо не формулировался вопрос о влиянии поверхности нагрева на процесс теплоотдачи к кипящей жидкости, хотя такое влияние неоднократно отмечалось в экспериментальных исследованиях. Как видно из изложенного выше, закономерным, по существу, является только обобщение опытных данных по пузырьковому кипению, полученных на одной и той же поверхности нагрева. В противном случае нет уверенности в наличии равенства величин Ь., в двух сравниваемых сериях опытов. Этим можно объяснить то обстоятельство, что при сохранении общего характера влияния гидродинамических и тепловых критериев абсолютные значения коэффициентов теплоотдачи к одной и той же жидкости, но кипящей на разных поверхностях нагрева, могут существенно расходиться. [c.133]

О величине а можно судить на основании уже известных нам сведений о теплоотдаче к кипящей жидкости. Выше (стр. 135) мы установили, что ни показатель степени при q, ни вид зависимости а от давления не меняются со степенью насыщенности поверхности нагрева центрами парообразования. Наличие мелкой шероховатости способствует более интенсивному кипению, ибо на такой поверхности больше центров парообразования, чем на поверхности гладкой. Влияние же шероховатости на течение жидкости вблизи стенки не может [c.147]

При кипении жидкости основной поток тепла от поверхности нагрева передается жидкой фазе, так как она обладает значительно большей теплопроводностью, чем паровая фаза. Поэтому, как и в случае конвекции однофазной жидкости, основным тепловым сопротивлением при кипении является тепловое сопротивление пограничного слоя жидкости. Однако периодический отрыв паровых пузырьков от стенки и их всплывание вызывают сильное движение, турбулизацию жидкости, разрушающую пограничный слой, что приводит к значительному увеличению интенсивности теплоотдачи по сравнению с конвекцией однофазной жидкости. Большой эффект увеличения теплоотдачи за счет парообразования в пограничном слое жидкости обусловлен тем, что при кипении разрушение пограничного слоя исходит непосредственно от поверхности нагрева, на которой зарождаются паровые пузырьки. Поэтому турбулизирую-щее влияние паровых пузырьков охватывает весь пограничный слой и далее распространяется на ядро потока. При конвекции однофазной жидкости также может иметь место турбулизация пограничного слоя жидкости. В этом случае она возникает за счет турбулентных пульсаций жидкости, которые возрастают с увеличением скорости ее движения. Но эти возмущения идут в обратном направлении, т. е. из ядра потока к стенке, и полностью на. всю толщину пограничного слоя из-за вязкости жидкости не распространяются. При любой скорости движения на поверхности сохраняется тонкий [c.225]

При кипении жидкости на разных гладких металлических поверхностях наблюдаются весьма близкие значения dof. Материал поверхности нагрева практически не оказывает влияния на скорость роста паровых пузырей. Величина dof зависит от физических свойств жидкости и е пара и почти не зависит от материала поверхности нагрева. [c.112]

При пленочном кипении вследствие образования пристенного парового слоя, через который тепло в основном передается от поверхности нагрева к жидкости, интенсивность теплообмена по сравнению с пузырьковым кипением значительно снижается. В области пленочного кипения (линия D на рис. 1) кривая зависимости коэффициента теплообмена от тепловой нагрузки a=f(q) показывает наличие двух областей изменения коэффициентов теплообмена. В области больших тепловых нагрузок (участок линии теплообмен растет с повышением тепловой нагрузки. В области малых нагрузок (участок СЕ) теплообмен может снижаться либо оставаться неизменным с ростом тепловой нагрузки. Эта область является неустойчивой и характер кривой а = f(q) в определенной мере зависит от условий проведения опытов. Влияние расположения поверхности приводит к различиям в области малых тепловых нагрузок. [c.128]

Экспериментальные иселедования влияния поверхности на кипение жидкостей [c.270]

На основе анализа экспериментальных данных по кипению воды, жидких металлов и органических жидкостей и проведенных обобщений удается составить достаточно обоснованные представления о природе влияния поверхности на кипение жидкостей с существенно различными свойствами. Эти результаты предоставляют также возможность задавать необходимые поверхностные условия для реализации процесса кипения в элелтентах установок, что особенно важно при реализации кипения в условиях глубокого вакуума и в др у-гих особых случаях. [c.289]

Зарождение и развитие паровой фазы в подавляющем большинстве реальных установок осуществляется непосредственно на поверхностях парогенерирующих элементов. В связи с этим вопрос о влиянии поверхности на кипение всегда находится в центре внимания исследователей. Уже в первых исследованиях кипения воды на различных поверхностях, поставленных Якобом и Фритцем [1], были выявлены отличия в количественных характеристиках теплоотдачи при кипении для гладких и шероховатых поверхностей. Было установлено, что с ростом шероховатости действующий температурный напор при кипении уменьшается, а следовательно, средний коэффициент теплоотдачи, определяемый как отношение удельной тепловой нагрузки к среднему температурному напору, увеличивается. В дальнейшем подобные наблюдения проводились многократно при изучении кипения различных жидкостей для воды и органических жидкостей Зауэром [2], Корти и Фаустом [3], Гриффитсом и Уоллисом [4, 5], Е. К. Авериным [6], Д. А. Лабунцовым с сотрудниками [7], Сю и Шмидтом [c.258]

Рассматриваются различные представления о влиянии поверхности на пузырьковое кипение жидкостей. В результате проведенных теоретических и экспериментальных исследований о привлечением теории поверхностных явлений удается достигнуть определенного прогресса в изучении роли поверхности в процессе кипения. Особенно плодотворным оказывается анализ методами термодинамики различных стадий пузырькового кипения и особенно его первой стадии — возникновения зародышей паровых пузырьков. Такой анализ открывает новые широкие возможности дальнейшего изучения закономерностей влияния поверхности на кипение. В частности, совместное решение уравнений Лапласа—Гиббса и Клапейрона—Клаузиуса дает возможность определить размеры зародышей паровых пузырьков с учетом реальных размеров неровностей шероховатости поверхностп парогенерирующих элементов установок и тем самым априорно определить возможную плотность центров парообразования и другие характеристики кипения жидкости на рассматриваемой новеркности. [c.289]

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]

В задачу настоящей серии опытов входило выяснение того, оказывает ли предварительное сжатие воды влияние на кипение жидкости на металлической греющей поверхности. В частности, предполагалось определить возможное влияние на критическую плотность теплового потока, поскольку подобные сведения представляют большой технический интерес. Если бы обработка давлением не влияла на критический тепловой поток, то предполагалось более подробно исследовать условия начала зародышеобразования. С этой целью планировалось провести вторую серию опытов в целях определения температуры греющей поверхности в окрестности места зародыщеобразования. [c.69]

Влияние примесей на точку кипения неона также невелико. Гелий легко удаляется из образца при его замораживании и откачке, хотя примеси водорода при этом остаются. Присутствие 2-10 % водорода понижает точку кипения на 0,1 мК-Извлечь водород из неона непросто, однако Энксин [5] показал, что в его криостате, где имеется большой объем с парами, отделенный от конденсационной камеры узкой трубкой, водород быстро откачивается, оставляя чистой поверхность жидкость— пар неона. Присутствия азота и других нелетучих газов в неоне относительно легко избежать, поддерживая при конденсировании неона в камеру входную трубку достаточно холодной для вымораживания на ней примесей. [c.161]

Число vja=Pr — число Прандтля жидкости. Число = o/[g (p —р") ] = Во является аналогом числа Бонда. Здесь I — линейный размер системы. В рассматриваемом нами случае число Во характеризует относительные размеры паровых пузырей при отрыве от греющей поверхности. Оно может являться аргументом критериального уравнения в том случае, когда отрывной диаметр парового пузыря соизмерим с размерами теплоотдающей поверхности, например при кипении жидкости на тонких проволочках или при кипении в капиллярных трубках в условиях естественной или вынужденной циркуляции. Когда процесс автомоделей относительно линейных размеров системы, происходит вырождение числа Во и его влияние не проявляется. Соответственно Во выпадает из совокупности аргументов обобщенного уравнения. [c.186]

Влияние некоторых д р у г ih х факторов. Исследования кризиса теплообмена в условиях естественной конвекции проводились при кипении жидкостей на тонких пластинах различных размеров, поставленных на ребро и широкую грань, на трубках, а также на поверхностях, обращенных теплоотдающей стороной вниз. Эти опыты показали, что при кипении на пластинах, поставленных на ребро, когда высота пластины составляет 3—10 мм, значения <7кр1 не отличаются от значений крь полученных на горизонтальных поверхностях, обращенных греющей стороной вверх. На проволоках и трубках диаметром менее 1,5—2,0 мм кр1 выше, а на потолочных поверхностях горизонтальных пластин ниже, чем на горизонтальных пластинах, обращенных теплоотдающей стороной вверх [87]. [c.272]

В исследованиях [91, 93] изучалось влияние повышенной гравитации на механизм переноса теплоты от поверхности нагрева к жидкости. Установлено, что возможно существование трех характерных видов теплообмена 1) отвод тепла осуществляется только своГодной конвекцией 2) неразвитое кипение, при котором существенное влияние на отвод тепла оказывает свободная конвекция 3) развитое кипение — влияние свободной конвекции незначительное. Расчет теплообмена при изменении перегрузки ri= 1—2000, плотности теплового потока <7= (6—200) 10 Bт/м , р = 0,1 МПа авторы работ [91, 93] рекомендуют проводить по следующим соотношениям [c.86]

Рачко В. А., Исследование влияния шероховатости поверхности на коэффициент теплоотдачи при кипении жидкости, СКТС, II, 1940. [c.224]

На рис. 4-19 показано влияние параметра л на <7кр1 при различных скоростях циркуляции потока [Л. 5]. Из графика следует, что критический тепловой поток уменьшается как при отрицательных, так и при положительных значениях этого параметра. Уменьшение при положительных значениях параметра л говорит о влиянии паро-содержания при объемном кипении жидкости в трубах. При паросодержаниях х 0,25 (р=170 бар) скорость циркуляции не оказывает влияния на кр1- Опытами установлено, что критические тепловые потоки не зависят от относительной длины трубы [Л. 11], если она больше 8—10 диаметров. При меньших значениях kpj уменьшается с увеличением относительной длины. Эго явление объясняется резким изменением интенсивности конвективного теплообмена в начальном участке трубы. Влияние диаметра на (7npj имеет место при малых его значениях. Некоторое увеличение <7нр наблюдается при уменьшении диаметра до -> 8 мм. Толщина стенки не влияет на <7npj В работе [Л. 13] и др. было установлено, что состояние поверхности на кр не оказывает влияния. Увеличение времени предварительного кипения при шероховатых поверхностях также не приводит к изменению. Стабилизированные значения зависят от количества солей, содержащихся в кипящей жидкости. С увеличением солесо-держания стабилизированные значения увеличиваются, а время, необходимое для получения стабилизированных значений кр,, наоборот, уменьшается [Л. 14]. [c.268]

Влияние массового паросодержания. Как видно, в зоне начала поверхностного кипения (начало поверхностного кипения обозначено штрих-пунктирными линиями) кратность циркуляции достигает значительных величин, что физически и понятно. В этой области паропроизводитель-ность невелика и существенно меньше того количества жидкости, которое подтекает к поверхности нагрева. С увеличением паросодержания кратность циркуляции падает. Это связано с тем, что паропроизводительность поверхности нагрева увеличивается, так как уменьшается количество тепла, идущее на догрев жидкости до температуры насыщения (по крайней мере, в области поверхностного кипения). Кроме того, снин<ается количество подтекающей жидкости. Последнее вызвано уменьшением водо-содержания потока и увеличением сопротивления поступлению жидкости к поверхности нагрева. [c.209]

Повышение качества оборудования — основной девиз, выдвигаемый 10-м пятилетним планом перед промышленностью. Создание надежно работаюш,его теплообменного оборудования имеет весьма важное значение для развития энергетики и других отраслей народного хозяйства. В эпоху научно-технической революции суш ествуюш ие нормативные материалы быстро устаревают, поэтому важное значение приобретает своевременная публикация новых достижений по рассматриваемому направлению. В конце 1975 г. в Ленинграде созывалось всесоюзное совещание под эгидой Научного совета АН СССР по комплексной проблеме Теплофизика , на котором проводилось комплексное обсуждение ряда вопросов теплообмена и гидродинамики двухфазных потоков применительно к парогенераторостроению. Особое внимание было уделено выяснению особенностей теплообмена при кипении и конденсации в условиях длительной эксплуатации энергетического оборудования, когда на теплоотдающей поверхности появляется накипеобразование, а также анализу таких специфических вопросов, как влияние примесей на зародышеобразование при кипении, внутренняя нестационарность при движении двухфазных потоков, волновое течение тонких слоев жидкости и т. п. В связи с этим возникает ряд новых научных проблем, в первую очередь сопредельных, решение которых становится обязательным. [c.3]

Исследования реальных условий зародышеобразования при кипении жидкостей [5, 6] привели к выработке модели возникновения паровых пузырьков, в которой проявляется определяющая роль микроструктуры теилоотдающей поверхности, а также условия взаимодействия кипящей жидкости с поверхностью. Разносторонние подтверждения новой модели выдвинули задачу выяснения влияния примесей на зародышеобразование при кипении. [c.66]

Отмеченное обстоятельство,справедливое, кстати и для других жидкостей [2,3],позволило проводить все опыты по исследованию влияния теплофизических свойств материала теплоотданцей поверхности на интенсивность теплоотдачи при кипении гелия в том диапазоне,где изменение шероховатости поверхности не оказывало влияния на положение и наклон кривой кипениЯ(Т.е. при средней высоте Ееровноствй,равной (5 -t 10) мкм. [c.221]

Кроме того существующие расчетные зависимости не учитывают влияния на теплоотдачу теплофизических свойств материала стенки. Тем не менее в ряде исследований, например в / t/, установлено, что малотеплопроводное покрытие, нанесенное на металлическую поверхность нагрева, значительно увеличивает коэффициент теплоотдачи при пленочном режиме кипения. Поэтому изучение волнового движения границы раздела фаз и механизма переноса тепла при пленочном режиме кипения жидкости на поверхностях нагрева без покрытия и о малотеплопровод-ным покрытием представляет несомненный интерес. [c.236]

Переходный режим. Этот режим кипения, отличающийся наиболее сложным механизмом передачи теплоты, изучен сравнительно мало, поэтому получить надежные расчетные соотношения трудно, На интенсивность процесса влияют различные факторы режимные параметры, физические свойства жидкости, пара и материала греющей стенки, форма и ориентация поверхности нагрева и др. Особенно существенным оказывается влияние низкотеплопроводных покрытий поверхности на- [c.234]

Изучение образования пузырей на одиночной впадине показы вает, что геометрия впадины имеет важное значение по двум причинам диаметр устья впадины определяет перегрев, необходимый для начала кипения, а от ее формы зависит устойчивость начавшегося кипения. Показано, что краевой угол играет большую роль при образовании зародышей прежде всего из-за своего влияния на стабильность впадины. Измерения величины краевого угла воды, проведенные на чистой и покрытой слоем парафина поверхности из нержавеющей стали, показывают, что при температурах от 20 до 170° С краевой угол изменяется в пределах от 20 до 110°. На основе теории зародышеобразования на одиночной впадине предла гается характеризовать совокупность зародышеобразующих свойств данной поверхности для всех жидкостей при всяких условиях едиг ным комплексом, имеющим размерность длины. Такая характеристика, как подтвердили эксперименты, адекватна в случае кипения на различных медных поверхностях (обработанных наждачной шкуркой 3/0) воды, метилового и этилового спиртов показано, что поверхностная плотность действующих центров парообразования является функцией только одной этой переменной. [c.99]

Механизм влияния несмешивающихся жидкостей не совсем ясен. Уэйл и Марбоу [57] сообщили об интересном опыте, который дает некоторое качественное представление об относительном влиянии смоченных твердых поверхностей в несмешивающихся жидкостях на понижение прочности воды на разрыв. Были проведены эксперименты с парафином в воде, в которых кипение вызывалось путем понижения внешнего давления, и определена разность между давлением насыщенного пара при температуре воды и давлением в системе, при котором на поверхности раздела между парафином и водой образовывались паровые каверны. Оказалось, что в том случае, когда парафин существовал в твердой фазе, паровые каверны образовывались на поверхности раздела при давлении в системе, равном давлению насыщенного пара. Когда же температура повышалась до точки плавления парафина, то в исследуемом интервале давлений каверны не образовывались. [c.82]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...