Переход от пузырькового к пленочному кипению жидкости

Полученный критерий устойчивости к можно использовать при анализе перехода от пузырькового к пленочному кипению жидкости в большом объеме. Используя (ХП-40), получим выражение для критического объемного расхода пара при кипении [c.316]

Переход от пузырькового к пленочному кипению жидкости [c.367]

Новое стационарное состояние (точка D на рис. 8.3) устанавливается в режиме пленочного кипения, а сам процесс перехода от пузырькового кипения к пленочному называют кризисом кипения. В пленочном режиме температура стенки превышает температуру спинодали, что исключает возможность прямого контакта его с жидкостью тепло передается к межфазной поверхности через паровую пленку путем теплопроводности и однофазной конвекции в паре, а также излучением. Паровая пленка гидродинамически неустойчива (по Тейлору), на ее поверхности периодически формируются и затем всплывают к свободному уровню жидкости паровые пузырьки (рис. 8.3, д). Коэффициенты теплоотдачи при пленочном [c.345]

Рассмотрим далее способы определения величины при кипении в большом объеме, т. е. в условиях свободной конвекции л<идкости и при кипении в условиях вынужденной. Схему перехода от пузырькового кипения к пленочному можно представить следующим образом. По мере увеличения перегрева = —7" увеличивается число центров парообразования. При некотором АТ паровые пузыри покроют всю поверхность нагрева примерно так же, как твердые шарики одного размера, прилегающие друг к другу и лежащие на ней в один ряд. По-видимому, в условиях, близких к этим, следует ожидать реализации критической плотности теплового потока, так как турбулизация жидкости всплывающими пузырями будет максимальной. [c.271]

С увеличением q (или М ) число действующих центров парообразования непрерывно увеличивается и, наконец, их становится так много, что образующиеся пузырьки пара сливаются в один сплошной паровой слой — пленку. Эта пленка ввиду относительно малой теплопровод[юсти пара изолирует поверхность нагрева от жидкости, и в связи с этим коэффициент теплоотдачи резко (в 20...30 раз) уменьшается, а температура Д ст значительно возрастает. Такой режим кипения жидкости называется пленочным. Переходу от пузырькового кипения жидкости к пленочному соответствует. так называемая критическая поверхностная плотность теплового потока <7 . [c.360]

Присадка поверхностно-активного вещества способствует возникновению пузырькового кипения. Однако область плотностей теплового потока, в которой сохраняется этот режим, зависит от концентрация присадки. На рис. 10. 10 приведены данные по кипению магниевой амальгамы ртути на вертикальной стальной трубке, расположенной в большом объеме жидкости [43, 178]. Опыты проведены при различных концентрациях магния. Как видно из рисунка, для различных концентраций магния зависимость a = f q) в области пузырькового кипения практически одна и та же. Через все опытные точки можно провести единую осредняющую линию с показателем степени при тепловой нагрузке, близким к 0,7. Однако переход к пленочному кипению происходит при различных плотностях теплового потока. Это видно из рис. 10. 11, где приведена построенная по данным работ [43, 178] зависимость величины p.i для ртути, кипящей при атмосферном давлении, от весовой концентрации [c.245]

Исследование механизма процесса кипения жидкостей показало, что ухудшение теплообмена при кипении связано с переходом от пузырькового процесса кипения к пленочному. У жидкостей, смачивающих поверхность нагрева, при небольших тепловых нагрузках наблюдается пузырьковое кипение, когда на поверхности теплообмена возникают пузырьки пара, которые увеличиваются до определенного размера и отрываются от поверхности, поднимаясь к зеркалу испарения или уходя в ядро потока жидкости. В таком процессе большая часть поверхности омывается жидкостью. Экспериментальные данные по кипению в большом объеме аппроксимируются зависимостью [c.104]

Переход от пузырькового кипения к пленочному в большом объеме жидкости [c.181]

Переход от пузырькового кипения к пленочному при течении жидкости в трубе [c.183]

Рассмотрим работу, совершаемую при переходе от пузырькового режима кипения к пленочному режиму, В этом случае необходимо затратить работу на вытеснение жидкости из области образующегося парового слоя, на изменение свободной поверхности раздела фаз и на ускорение вытесняемой жидкости от средней скорости вблизи твердой поверхности до скорости ее течения на внешней границе образовавшегося парового слоя Эта работа может быть совершена только за счет потери кинетической энергии паром, образовавшим этот слой. [c.124]

Теоретические основы испарительного охлаждения разработаны в результате исследований процессов кипения, парообразования и гидродинамики двухфазной среды. Тепло, отводимое в охлаждающую жидкость, расходуется на нагрев ее до температуры насыщения и парообразования. Один кг воды при испарительном охлаждении отбирает 2500 кДж/кг тепла, тогда как при водяном охлаждении < 250 кДж/кг. Это является основной причиной снижения расхода хладагента. Различают две формы кипения пузырьковое и пленочное, зависящие от плотности теплового потока. Плотность теплового потока, при которой происходит переход от пузырькового режима кипения к пленочному, называется критической (ч р)- Повышение давления и увеличение скорости движения хладагента увеличивают значение критической плотности теплового потока. Однако с увеличением давления > 10 МПа наступает обратный эффект. [c.114]

Пленочное кипение наблюдается в стационарном режиме при тепловых нагрузках, как превышающих, так и существенно более низких, чем тепловой поток в точке D. При снижении q этот режим сохраняется до тех пор, пока температура обогреваемой поверхности, в общем случае подверженная колебаниям при колебаниях толщины паровой пленки, не снизится до температуры предельного перегрева жидкости. Если такое снижение происходит, то паровая пленка быстро разрушается и наступает возврат к режиму пузырькового кипения (переход EF). Этот переход также происходит достаточно быстро (скорость его зависит главным образом от теплоемкости опытного образца, служащего поверхностью кипения), так что переход от пленочного кипения к пузырьковому тоже называют кризисом, но уже пленочного кипения. Соответствующий этому кризису тепловой поток называют вторым критическим , или минимальным тепловым потоком пленочного кипения [c.346]

Переход от пленочного кипения к пузырьковому в большом объеме жидкости [c.183]

Критический тепловой поток — это тепловой поток, при котором происходит пе,реход от пузырькового кипения к пленочному. Он представляет интерес для инженеров-конструкторов, потому что при таком переходе происходит заметное уменьшение теплоотдачи, которое сопровождается значительным повышением температуры поверхности и может происходить внезапно. Знание критического теплового потока позволяет решить, следует ли проектировать систему в расчете на теплоотдачу при пузырьковом кипении (см. гл. 5), когда тепловое сопротивление невелико, или при пле-лочном кипении (см. гл. 7), когда имеется значительное тепловое сопротивление. Хотя в случае криогенных жидкостей или легко испаряющихся обычных хладагентов этот вопрос менее существен, для таких жидкостей, как вода, повышение температуры, связанное с переходом к пленочному режиму кипения, может быть достаточно большим, чтобы вызвать плавление поверхности, нагрева и разрушение всей системы. [c.161]

На рис. 14.9, б показана установленная опытом зависимость дна от температурного напора А/для случая кипения воды в большом объеме при атмосферном давлении. В области между точками А н В, соответствующей А/ 5 °С и д = 5600 Вт/м , значение коэффициента теплоотдачи невелико и определяется условиями свободной конвекции однофазной жидкости. При дальнейшем повышении А/ плотность теплового потока быстро возрастает и при = 25 °С доходит до своего критического значения (7j,p T = 1,45 10 Вт/м (точка D). В этой области (между точками В и С) вследствие роста и движения пузырьков пара коэффициент теплоотдачи а также резко увеличивается и доходит до своего максимального значения 5,85 10 Вт/ (м К) у точки С, в которой при дальнейшем повышении А/ происходит изменение режима кипения. Пузырьковая форма парообразования (называемая также ядерной или ячейковой) переходит в пленочную, значение а резко падает, поскольку образовавшаяся пленка пара отделяет жидкость от нагретой стенки. [c.254]

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]

Насыщенная жидкость. Переход от пузырькового к пленочному кипению в больщом объеме жидкости происходит, когда пар на поверхности нагрева образуется настолько интенсивно, что он не успевает отводиться от поверхности, и повб рхность нагрева оказывается отделенной от жидкости сплошной пленкой пара. Не существует единого мнения относительно механизма этого процесса. В ранних исследованиях [1—7] принималось, что переход от пузырькового режима кипения к пленочному апределяется исключительно гидродинамическими факторами, и практически все используемые в настоящее время критериальные зависимости для определения критического теплового потока получены на основании этого допущения. [c.162]

Переход от пузырькового к пленочному режиму кипения носит черты кризисного явления, так как в момент смены режимов кипения наблюдаются внезапное резкое снижение интенсивности теплоотдачи и соответствующее увеличение температуры теплоотдающей поверхности (рис. 13-4). Повышение температуры поверхности в ряде случаев так велико, что 1 ризис кипения сопровождается разрушением (расплавлением или пережогом) поверхности теплообмена. После макс даже при малом увеличении тепловой нагрузки слой паровых пузырей превращается в сплошную паровую пленку, которая оттесняет жидкость от поверхности теплообмена. В результате этого происходит коренное изменение механизма теплообмена, т. е. возникает кризис. [c.322]

I Если отвод тепла от поверхности нагрева осуществляется в процессе кипения охлаждающей жидкости, то следует считать, что тепловая нагрузка на поверхности кипения является заданной и не зависит от режима кипения. При фиксированной тепловой нагрузке переход от пузырькового к пленочному режиму кипения происходит тогда, когда тепловая нагрузка начинает несколько превыщать величину дмакс, как это показано на рис. 13-4. Этот переход носит черты кризисного явления, так как в момент смены режимов кипения наблюдается внезапное резкое увеличение температуры теплоотдающей поверхности. Повышение температуры поверхности в ряде случаев так велико, что кризис кипения сопровождается разрушением (расплавлением или пережогом) поверхности теплообмена. [c.314]

В предыдущих главах второй части книги были подробно рассмотрены особенности механизма переноса при пузырьковом и пленочном режимах жипения. В первом случае наблюдается очень высокая интенсивность теплообмена и чем больше плотность теплового потока, тем выше коэффициент теплоотдачи. Однако при достижении некоторого предельного в данных условиях значения q пузырьковый режим кипения переходит в пленочный. При этом жидкость оттесняется от теплоотдающей поверхности пленкой пара, поэтому переход от пузырькового кипения к пленочному сопровождается резким снижением интенсивности теплообмена и соответственно скачкообразным повышением температуры греющей стенки. [c.269]

По существу, оба рассмотренных подхода к объяснению механизма перехода от пузырькового кипения к пленочному не противоречат друг другу в обоих случаях кризис теплообмена наступает вследствие прекращения доступа жидкости из основного объема к теплоотдающей поверхности. С.тедует, однако, отметить, что пока только гидродинамическая теория кризиса теплообмена при кипении дала возможность получить- теоретическим путем выражение для расчета плотности критического теплового потока <7крь [c.270]

При высоких давлениях во всем диапазоне изменения относительной энтальпии наблюдается положительное влияние массовой скорости на <7крь Следовательно, в данных условиях доминирующее влияние на процесс перехода от пузырькового кипения к пленочному оказывает механизм турбулентного обмена, хотя его воздействие с ростом паросодержания ослабляется радиальным потоком пара, затрудняющим подпитку жидкостью двухфазного пристенного слоя. [c.290]

Теплоотвод к охлаждаемой воде. Возможны три режима теплообмена на охлаждаемой водой поверхности конвективный теплообмен, пузырьковое или пленочное кипение. В первом случае перенос тепла между охлаждаемой поверхностью и водой осуществляется одновременно конвекцией и теплопроводностью. С увеличением тепловой нагрузки конвективный теплообмен переходит в пузырьковое кипение. Вода у охлаждаемой поверхности нагревается до температуры кипения, однако пар сразу же конденсируется в ядре потока, температура которого ниже температуры насыщения. При дальнейщем увеличении тепловой нагрузки пузырьки пара скапливаются на охлаждаемой поверхности в виде пузырькового слоя. Когда пузырьковый слой становится чрезмерно толстым, он мешает проникновению воды к горячей поверхности и возникает режим пленочного кипения. Охлаждаемая поверхность отделяется от жидкости сплошной пленкой пара, что вызывает быстрый рост температуры поверхности. Тепловые нагрузки, соответствующие наступлению пленочного режима охлаждения, называют критическими. [c.41]

Важным этапом в деле изучения теплоотдачи при кипении является разработка полуэмпирической теории определения критической тепловой нагрузки, фиксирующей переход от пузырькового кипения к пленочному. Эта теория, получившая название гидродинамической теории кризиса кипения, была предложена С. С. Ку-тателадзе [22, 24] и развивалась в дальнейшем рядом исследователей. Теория основывается на представлении, что перерождение режима вызывается гидродинамической перестройкой первоначального двухфазного граничного слоя вследствие нарушения его устойчивости, которое наступает при достижении скоростью парообразования определенного критического значения. Для кипения в большом объеме полностью догретой жидкости было получено, что некоторый безразмерный комплекс К должен в кризисном состоянии получать постоянное значение. Это значение было затем найдено путем обработки экспериментальных данных. [c.178]

Для нагрева рабочего участка при отсутствии в нем расхода использовались охранные нагреватели и основной источник тока. Когда температура во всех точках рабочего участка становилась выше температуры, необходимой для существования пленочного кипения (около 260"), через вторичную петлю, состоящую из циркуляционной системы и участка визуального наблюдения за процессом, пропускался поток жидкости. Затем устанавливались пара-лгетры течения, близкие к значениям, необходимым для проведения исследования. После этого ири быстром открытии клапанов на обоих концах обогреваемой трубы в нее подавался поток жидкости. Последующее регулирование параметров течения можно было производить медленно. Если уровень температуры на рабочем участке был слишком низок или подводимая к участку мощность недостаточна, то в области существования пленочного кипения жидкости нельзя было работать. В этом случае температура стенки трубы на ее входном конце быстро снижалась, пока не достигала уровня, соответствующего пузырьковому кипению жидкости. После этого область охлаждения трубы постепенно распространялась и на всей трубе устанавливался пузырьковый режим кипения. Изредка это явление возникало на выходном конце трубы и участки охлаждения нарастали со стороны обоих концов трубы. Наблюдения, проведенные при работе со стскляшюй трубой, подтвердили, что в этом случае имел место переход от пленочного кипения к пузырьковому и существовала четко различимая граница раздела между двумя зонами кипения, двигавшаяся вниз по потоку. [c.284]

Большую роль в формировании явлений, происходящ,их при кипении жидкости возле горячей стенки, играют гидродинамические факторы. Но гидродинамическая обстановка сама зависит от особенностей преобразования у стенки, от ее температуры, условий смачивания и др. Например, в области смешанного режима кипения с ростом температуры стенки удельный тепловой поток, а с ним и мош,ность парообразования уменьшается, тогда как черты гидродинамического кризиса (переход от пузырькового кипения к пленочному) усиливаются. [c.64]

Босвирт [186] рассмотрел переход от пузырькового кипения к пленочному как проявление тепловой неустойчивости. Принята следующая модель. В случайные моменты времени отдельные небольшие участки греющей поверхности могут оказаться отделенными от жидкости прослойкой пара. Температура стенки в этом месте начинает расти из-за ухудшения теплоотдачи. Затем жидкость (имеющая температуру опять приходит в соприкосновение со стенкой. Дальнейшее зависит от того, насколько успела вырасти температура открытого участка. Если этот рост оказался небольшим, то локальный дополнительный перегрев стенки быстро исчезнет. Но при достаточно высокой температуре жидкость немедленно испарится и вновь отойдет от стенки. Температура в этом месте повысится [c.184]

Участок АБ кривой на рис. 12-40 соэтветствует свободному движению жидкости. Участок БВ соответствует пузырьковому кипению, линия ЕД — пленочному, а пунктирная линия ВГ отражает резкое снижение коэффициента теплоотдачи в момент кризиса — перехода от пузырькового режима кипения к пленочне-му. Обратный переход (второй кризис) происходит по линии ЕЖ, т. е. при более низком значении д, чем прямой переход. [c.305]

Плавный переход от пузырькового кипения к пленочному происходит, когда тепловой лоток создается в результате конденсадии пара или путем конвекции от высокотемшературнык жидкостей. Поскольку эти процессы являются саморегулирующимися, на части поверхности нагрева будет происходить пленочное кипение, а на другой части — пузырьковое кипение. Размеры площадей по- [c.106]

Далее необходимо заметить, что многие опыты свидетельствуют о слабом влиянии на теплоотдачу при пузырьковом кипении неметаллических жидкостей в большом объеме процессов перемешивания вдали от поверхности нагрева, вызванных подъемом пузырей пара. Следовательно, критерий Архимеда, который является мерой отношения подъемной силы к силе вязкости, из уравнения (8.19) может быть удален. Однако в уравнениях (8.20) и (8.21) этот критерий следует сохранить, так как переход к пленочному кипению связан с действием подъемных сил, характеризующих отжим жидкости от охлаждаемой поверхьфсти. [c.315]

С увеличением q увеличиваются перефев жидкости и число ценфов парообразования, возрастают интенсивность кипения и величина о(. Нри некоторой нафузке q , ее называют критической, число ценфов парообразования возрастает настолько, что пузырьки пара как бы отгораживают жидкость от стенки. Образуется нестабильная пленка пара, через которую тепло передается в основном теплопроводностью. Нри этом величина а резко уменьщается, так как пар имеет малую теплопроводность. Такое кипение называют пленочным, а переход к нему - кризисом кипения. На рис. 2.63 приведена так называемая кривая кипения, показывающая, как изменяется величина а при изменении q. Из рисунка видно, что переход к пленочному кипению, происходящий при нафузке q l, сопровождается резким уменьщением а Обратный же переход от пленочного кипения к пузырьковому происходит при другой, гораздо меньщей нафузке кр2- [c.113]

Второй переход (гидродинамический кризис) вызывается нарушением баланса между количеством образующегося пара на стенке, характеризуемого соотношением (5), и скоростью эвакуации пара от поверхности нагрева в объем кипящей жидкости. Таким образом, в этом случае можно говорить о своеобразном паровом запирании пристенного двухфазного слоя и нарушении его гидродинамической структуры, устанавливаемой в процессе пузырькового кипения. Последнее приводит к прекращению доступа жидкости к поверхности, нарушению микроконвекции жидкости у стенки, подъему температуры последней и превышению предельных ее значений, определяемых неравенством (2). Последующий контакт жидкости с поверхности происходит в условиях > Таи, что приводит К установлепию пленочного кипения. [c.44]

Эта пленка имеет неустойчивый характер. Она непрерывно разрывается на части и удаляется в виде больших пузырей, а на ее месте возникает новая. Для различных жидкостей в зависимости от,их физических свойств и интенсивности циркуляции при кипении значения At, дна, при которых пузырьковый режим кипения переходит в пленочный, различны. Напр1шер, для бензола в условиях естественной конвекции при атмосферном давлении A/ p ,j, = 47 °С, д р = 4,65 X X 10" Вт/м и кр = 0,99 10" Вт/ (м К). [c.254]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...