Образование пузырьков и кипение

В энергетических агрегатах наиболее часто реализуется пузырьковое кипение. Различают три фазы этого процесса возникновение зародышей паровых пузырьков, рост этих пузырьков и отрыв пузырьков от поверхности нагрева. Частота образования пузырьков и взаимодействие между ними являются характеристиками процесса кипения, [c.187]

Испарение жидкости происходит как с поверхности, так и образованием пузырьков пара (кипением) жидкости во всем ее объеме, причем в отличие от испарения с поверхности жидкости, которое происходит при любой температуре, кипение жидкости происходит лишь при определенных температурах, при которых упругость пара становится равной внешнему давлению (над поверхностью жидкости). Это давление обусловливает так называемую паровую кавитацию, которая наступает в том случае, когда упругость (давление) насыщенного пара равна внешнему давлению. При повышении внешнего давления температура кипения увеличивается, а при понижении уменьшается, причем интенсивность нарастания упругости пара тем выше, чем выше уровень температур. Таблица 1.13 [c.43]

Кавитация. На практике оказывается, что в жидкости давление, равное нулю, недостижимо. Если давление рг снижаясь достигнет давления паров этой жидкости, насыщающих пространство при данной температуре Pz=Pi>0, то. начнется процесс образования пузырьков пара (кипение) и неразрывность течения капельной жидкости нарушится. Далее смесь капельной жидкости и пузырьков пара попадает в расширяющийся канал (см. рис. 4.11), давление возрастает и пузырьки пара начинают конденсироваться. Кавитацией называется совокупность процессов образования пу [c.84]

В большинстве других экспериментальных работ использовались системы, в которых происходило пузырчатое кипение с недо-гревом на поверхности нагрева либо имела место начальная стадия кавитации на поверхности погруженного в жидкость тела. Осуществлялась фотографическая регистрация процесса развития отдельного пузырька, включая все стадии роста и схлопывания. Такого рода данные получены в работе [422], где исследовались кавитационные пузырьки, образующиеся в воде при комнатной температуре на поверхности заостренного тела оживальной формы длиной 1,5 калибра, обтекаемого со скоростью 9—21 м сек. Распределение давления в воде было таким, что в носовой точке тела пониженное давление приводило к образованию пузырька. Затем он переносился вдоль тела в область более высокого давления, вызывающего его схлопывание. Результаты исследования фазы схлопывания пузырька хорошо согласуются с решением Релея. [c.135]

Кипение жидкости. Процесс интенсивного парообразования, происходящий во всем объеме жидкости, с образованием большого числа паровых пузырьков называется кипением жидкости. При равновесном процессе кипения температура жидкости и давление, под которым она находится, должны удовлетворять условию р = (Т) для поддержания постоянной темпера- [c.223]

При больших плотностях теплового потока, а также при увеличении температурного напора At = t, - t. число центров парообразования увеличивается, количество образующихся пузырьков и скорость их образования возрастают настолько, что они не успевают отрываться и, сливаясь, образуют на поверхности сплошную паровую пленку, оттесняющую жидкость от нагретой поверхности. Наступает пленочный режим кипения. Паровая пленка может образоваться при меньших тепловых нагрузках вследствие плохой смачиваемости поверхности нагрева. [c.196]

Теплообмен при кипении. В процессе кипения происходит интенсивное парообразование во всем объеме кипящей жидкости с образованием паровых пузырьков. Этот процесс протекает при температуре насыщения Т или несколько превышающей это значение и сопровождается поглощением теплоты фазового перехода. Различают кипение жидкости в большом объеме и кипение [c.120]

В том случае, когда жидкость смачивает стенку, кипение жидкости происходит практически без перегрева относительно температуры насыщения. Таким образом, к факторам, влияющим на образование пузырька радиусом R , относятся А/, р и характер физико-химического взаимодействия пара п жидкости с твердой стенкой. [c.296]

Если в углублении помимо пара присутствует газ, то под pi следует понимать сумму их парциальных давлений. Пузырек пара возникнет, если температура вокруг центра парообразования окажется достаточной для создания в углублении избыточного давления по сравнению с тем, которое дает уравнение (2.14). Кипение на центрах парообразования становится заметным, когда температура греющей поверхности оказывается достаточно высокой, чтобы вызвать рост пузырьков пара на большом числе наиболее крупных центров парообразования. По мере роста температуры начинается образование пузырьков пара и на малых центрах, поэтому число пузырьков пара, возникающих в единицу времени на единице поверхности, непрерывно растет. Зависимость числа центров парообразования от поверхностного натяжения и содержания газа наблюдалась экспериментально. На поверхностях обычных коммерческих установок присутствуют углубления значительных размеров, [c.23]

Ухудшение кипения в области низких давлений обусловлено увеличением размеров зародышей паровых пузырьков, их отрывных диаметров и соответствующим снижением числа действующих центров парообразования и частоты образования пузырьков. [c.192]

При кипении воды и различных ее растворов в большом объеме суммарный эффект скорости эвакуации тепла от теплообменной поверхности определяется как числом центров парообразования и частотой образования пузырьков, так и скоростью их всплывания. [c.135]

Кавитация представляет собой процесс нарушения сплошности потока жидкости, который происходит на тех участках где местное давление, понижаясь, достигает критического значения. Этот процесс сопровождается образованием большого количества пузырьков, наполненных преимущественно парами жидкости, а также газами, выделившимися из раствора. Образование пузырьков имеет много общего с кипением жидкости, в связи с чем эти два процесса часто отождествляют, а в качестве критического давления, при котором начинается кавитация, принимают давление насыщенных паров жидкости при данной температуре. Находясь в области пониженного давления, пузырьки растут и превраш,аются в большие кавитационные пузыри-каверны. Затем пузыри уносятся потоком в область с давлением выше критического, где происходит их разрушение. Таким образом, в потоке создается довольно четко выраженная кавитационная зона, заполненная движущимися пузырьками. [c.22]

Роль посторонних частиц вполне могут сыграть и стенки сосуда, в котором происходит фазовое превращение. Возможно, вы это сами наблюдали, следя за образованием пузырьков пара при кипении воды. [c.212]

Предложено несколько различных теорий, объясняющих механизм обволакивания. Часто считают, что такой процесс связан с повышением концентрации растворенных веществ в тонком слое котловой воды, примыкающем к поверхности нагрева с большой удельной тепловой нагрузкой. Полагают, что этот слой с высоким содержанием котловых солей постоянно остается вблизи металла, так как имеет повышенную температуру кипения, и поэтому мало повреждается пузырьками пара, Кипение наблюдается в основном за пределами этого слоя, а происходящее образование пара способствует поддержанию повышенной концентрации. Со временем менее растворимые вещества, особенно те, растворимость которых с повышением температуры значительно снижается (например, тринатрийфосфат), оседают на поверхности металла, а маточный раствор начинает диффундировать во все стороны от места перегрева. Это проявляется как исчезновение из раствора вещества, образующего отложение, что характерно для обволакивания. При уменьшении нагрузки на котел этот процесс протекает в обратном направлении слой концентрированного раствора и твердые отложения перемешиваются с котловой водой, а концентрация упомянутых веществ снова повышается. Если такое предположение о механизме обволакивания справедливо, то существует опасность, что отложившиеся твердые вещества могут образовать теплоизолирующий слой и вызвать таким образом повышение температуры металла. Не исключена также возможность разрушения от водородной хрупкости в связи с выделением водорода в результате реакции между металлом и щелочью, имеющей высокую местную концентрацию. [c.187]

При работе водогрейных прямоточных котлов недопустимо закипание в них воды, так как это приводит к гидравлическим ударам и может вывести котел из строя. Однако опасно не только общее закипание воды в отдельных обогреваемых трубах, но и появление поверхностного кипения. Под поверхностным кипением понимают образование пузырьков пара на внутренней поверхности труб водогрейного котла при средней температуре воды ниже температуры кипения. Образование паровых пузырей на стенках трубы возможно только в случае достижения стенкой температур, больших температуры насыщения. Следовательно, во избежание поверхностного кипения необходим некоторый недогрев воды до температуры насыщения при давлении на выходе из котла. [c.160]

НОЙ бани создавались условия для испарения раствора без кипения, т. е. без образования пузырьков пара. Соблюдение этих условий можно было контролировать наблюдением через стеклянные стенки сосуда. В водяной бане поддерживалась постоянная температура посредством слабого кипения. Пар, поступающий из стакана, конденсировался и собирался для определения величины уноса. [c.79]

В прямолинейном канале паровые каверны образуются по всему поперечному сечению, как только давление уменьшится до давления насыщенного пара, вследствие чего для всех точек поперечного сечения К=0- Образование пузырьков подобно происходящему в неподвижном сосуде жидкости, когда давление над поверхностью жидкости становится меньше давления насыщенного пара. В этом случае скорость равна нулю и пузырек образуется и растет непрерывно, не схлопываясь, как при кипении. [c.332]

В 25 было сформулировано понятие ударного теплового режима и получены условия, обеспечивающие его реализацию. Ударный тепловой режим предполагает настолько быстрый нагрев жидкости, что присутствие в системе готовых центров парообразования не препятствует повышению температуры жидкости до Г Т , при которой происходит интенсивное образование флуктуационных зародышевых пузырьков пара. Огромная масса пузырьков начинает играть основную роль в развитии тепловых и гидродинамических процессов. Само явление будем называть взрывным кипением. Ударный тепловой режим можно осуществить при объемном тепловыделении или при нагревании с поверхности. В гл. 4 и 5 он обсуждался как новый источник информации о частоте спонтанного зародышеобразования в метастабильной жидкости для широкой области давлений и 10 см -сек . Изложенные там экспериментальные результаты по импульсному нагреванию тонкой платиновой проволочки несут отпечаток не только изменяющихся по мере перегрева свойств жидкости, но также процессов роста пузырьков и их взаимодействия с окружающей жидкостью и со стенкой. Указанные процессы имеют важное значение. В данной главе рассмотрим их более подробно. Наряду с кратким обсуждением общих вопросов физики кипения анализируются особенности взрывного кипения как предельного случая. [c.168]

Период кипения (или период доводки). После образования нового основного шлака тепловой режим печи форсируют. В печь периодически небольшими порциями загружают железную руду. Это создает благоприятные условия для окисления углерода по реакции С + -+- FeO = Fe + СО — Q. Окись углерода СО, выделяющаяся в виде пузырьков, вызывает кипение металла. Кипение имеет очень большое значение и во многом определяет качество стали. Для его проведения [c.50]

Теплообмен поверхности нагрева с окружающей жидкостью в условиях пузырькового кипения отличается от теплообмена жидкости без кипения более высокими коэффициентами теплоотдачи. Особенностью процесса кипения жидкости является зарождение, рост и отрыв множества небольших по объему шаровых пузырьков и приток к месту образования пузырьков пара новых масс жидкости. При кипении жидкости в граничном слое у поверхности нагрева осуществляется пульсирующее перемещение множества паровых и водяных масс, которое целесообразно рассматривать как статистическое множество своеобразных носителей энергии, массы и импульса. Интенсивное перемещение этих носителей в граничном слое у поверхности нагрева при кипении жидкости способствует более быстрому переносу тепла по сравнению с молекулярным диффузионным переносом в граничном слое некипящей жидкости. Пульсационный конвективный перенос тепла множеством поступающих к поверхности нагрева жидких масс сопровождается молекулярным переносом тепла в граничном слое у поверхности нагрева и у поверхности оболочек мельчайших паровых пузырьков. При очень больших тепловых нагрузках поверхности нагрева количество растущих паровых [c.361]

Образование пузырьков и кипение. При медленном подогревании чайника легко убедиться в том, что воздушные пузырьки в воде образуются у дна и поднимаются к поверхности задолго до того, как начинается кипение (образование пара). Однако если подогревается кипяченая вода, то этого уже не возникает. Аналогично, если встряхнуть бутылку с пивом, то происходит внутреннее выделение значительного кбличества газа. [c.402]

Наблюдение процесса кипеиия показывает, что на поверхности теплообмена (если ее температура выше температуры кипения или насыщения / ) возникают пузырьки пара. Зарождаются они только в отдельных местах обогреваемой поверхности, называемых центрами парообразования. Центрами образования пузырьков пара являются неровности самой стенки и выделяющиеся из жидкости пузырьки газа. При достижении определенных размеров пузырьки пара отрываются от поверхности и всплывают наверх, а на их месте возникают новые пузырьки. Величина пузырьла пара в значительной степени зависит от смачивающей способности жидкости. Если кипящая жидкость хорошо смачивает поверхность теплообмена, то пузырек пара имеет тонкую ножку и легко отрывается. Если кипящая жидкость не смачивает поверхности, то пузырек пара имеет толстую ножку, при этом верхняя часть пузырька открывается, а ножка остается на поверхности. [c.450]

Пузырьковая камера. Принцип действия пузырьковой камеры состоит в следующем. В камере находится жидкость при температуре, близкой к температуре кипения. Быстрые заряженные частицы через тонкое окошко в С генке камеры прони1 ают в ее рабочий объем и производят на с юем пути ионизацию и возбуждение атомов жидкости. В тот момент, когда частицы пронизывают рабочий объем камеры, давление внутри нее резко понижают и жидкость переходит в перегретое состояние. Ионы, воаникаю-и ие вдоль пути следования частицы, обладают избытком кинетической энергии. Эта энергия цриБ .диг к повышению температуры жидкости в микроскопическом объеме вблизи каждого 1К1на, ее вскипанию и образованию пузырьков пара. Цепочка пузырьков пара, возникающих вдоль пути движения быстрой зл ряженной частицы через жидкость, образует след этой частицы. [c.328]

В следовой камере рабочим веществом может быть не только пересыщенный пар, но и перегретая (выше точки кипения) жидкость. Такая камера называется пузырьковой (Д. Глэзер, 1952), так как трек заряженной частицы образуется пузырьками пара. Запускается пузырьковая камера так же, как и камера Вильсона — резким сбросом давления, переводящим жидкость в неустойчивое перегретое состояние. Механизм образования пузырьков точно не известен. Скорее всего главными факторами здесь являются электростатические силы и локальный перегрев жидкости вдоль трека. В пузырьковой камере требуется высокая чистота жидкости. Жидкость, конечно, должна быть прозрачной, так как иначе треки нельзя фотографировать. Чаще всего используются жидкие водород, пропан, ксенон. [c.508]

В тех случаях, когда жидкость смачивает поверхность твердых стенок сосуда, в котором она находится, кипение жидкости, а соответственно и конденсация насыщенного пара происходят без заметного перегрева жидкости и пересыщения пара, так как работа образования жидкой пленки на твердой поверхности тем меньше, чем лучше жидкость смачивает эту поверхность. При полном смачивании образование л<идкой пленки вообще не сопряжено с затратой работы. В смачивающей стенку жидкости легко образуются разрывы ( кавитационные полости у стенки), что приводит к преимущественному возникновению пузырьков пара на стенке, а не внутри жидкости. При полностью смачивающей стенку жидкости конденсация пара происходит непосредственно на стенках сосуда без образования зародышей и, следовательно, без пересыщения пара. [c.385]

Эффект образования пузырьков в жидкой воде. Гордон и Харт [12] нашли, что в условиях образования пузырьков в жидкой воде при обычных температурах G(H2) был равен (Нг) как при низких, так и высоких ЛПЭ (гамма-кванты и излучение при реакции В(/г, a) Li). Они нашли также, что G (О2) = 1/2G (Нг). Этот результат обусловлен удалением Нг при кипении и соответственным превращением Н2О2 в О2, кото- [c.76]

Образование пузырьков. Быстрая заряж. частица выбивает на своё.м пути в веществе электроны разных энергий (а-электроны). ЭлектроИы достаточно больших энергий, удаляясь от траектория, в свою очередь, выбивают вторичные о-электроиы и т, д. В результате многократных столкновений с атомами жидкости а-электроны тормозятся вблизи траектории и вызывают дополнит, нагрев жидкости в области радиусом г. Это приводит к образованию центров кипения — зародышей. Образовавшийся зародыш пузырька радиусом г больше нек-рого критич. г р будет расти за счёт испарения окружающей его жидкости во внутр. полости пузырька. Величина Гцр определяется соотношением [c.177]

Представляет большой интерес использование стружки для предотвращения разбрызгивания струи. Стружку загружают на дно изложницы перед ее заполнением расплавом. Количество стружки определяется температурой разливки стали. Одновременно с успокоением струи стружка частично дегазирует и улучшает структуру нижней части слитка, а также предотвращает его привар ко дну изложницы. Такой способ уменьшения плен на слитках, по-видимому, более экономичен, чем предложенный В. П. Гребенюком [10, с. 151— 154] и заключающийся в использовании специально сконструированного кюмпеля из листовых вкладышей и литой пробки. Стружку целесообразно применять в качестве интенсификатора кипения и для закупоривания слитков. В обоих случаях стружка будет служить затравкой для образования зародышей газовых пузырьков и центров кристаллизации. [c.172]

Теплоотдача при кипении жидкости. Наблюдение за процессом кипения показывает, что на поверхности теплообмена (если ее температура выше температуры насыщения tв) возникают пузырьки пара. Зарол даются они только в отдельных местах обогреваемой поверхности, называемых центрами парообразования. Центрами образования пузырьков пара являются неровности самой стенки и выделяющиеся из жидкости пузырьки газа. При достижении определенных размеров пузырьки пара отрываются от поверхности и всплывают наверх, а на их месте возникают новые пузырьки. Образование и движение пузырьков вызывают ин- [c.179]

Медленные темпы накопления сведений о перегретых жидкостях вызваны отчасти трудностями методического характера. Но не последнюю роль в этом сыграл взгляд на перегретую жидкость как на принципиально осуществимое, но слишком эфемерное состояние, чтобы связывать с ним серьезные следствия для техники и лабораторной практики. Создание пузырьковых камер продемонстрировало скрытые здесь возможности. Характерна ситуация, которая возникла при использовании пузырьковых камер. Механизм инициирующего действия частиц высокой энергии на образование пузырьков оказался менее ясным, чем наблюдаемые в камерах явления ядерных превращений. В последнее время усилился интерес к перегретой жидкости со стороны инженеров. Оказалось, что углубление наших знаний о начальной стадии вскипания необходимо для решения теплотехнических задач, связанных с иитенсификацией процессов теплообмена в химических аппаратах, ядерных реакторах, реактивных двигателях. Высокие перегревы наблюдаются нри кипении чистых щелочных металлов. [c.12]

Таким образом, детальное рассмотрение процесса образования, роста и отрыва паровых пузырьков при кипении жидкости у поверхности нагрева позволяет считать, что перенос тепла при кипении жидкости осуществляется в основном в граничном слое у стенки. Перенос тепла совершается иульсационным перемещением масс жидкости с участием теплопроводности. Такой характер переноса тепла подтверждается результатами измерения температурного поля по высоте кипящей жидкости над горизонтальной поверхностью нагрева (рис. 155). [c.366]

Окислительная атмосфера в печи способствует образованию иа поверхности шлак — газ окиси железа (FegO,). Окись железа диффундирует через шлак и на поверхности шлак-металл реагирует с жидким железом, восстанавливаясь до FeO, который также отдает свой кислород металлу. Поступивший в металл кислород взаимодействует с углеродом металла с образованием окиси углерода, которая выделяется в виде пузырьков, вызывая кипение ванны. Поэтому для кипения ванны шихта должна содержать избыток углерода (на 0,5—0,6%) сверх заданного в выплавляемой стали. Эта реакция является главной в мартеновской плавке, так как в процессе кипения ванны металл обезуглероживается, выравнивается его температура по объему ванны, частично удаляются из него газы и неметаллические включения, увеличивается поверхность соприкосновения металла со шлаком и облегчается уда.тение фосфора и серы из металла. [c.50]

При очень больших тепло-вйх нагрузках пузырчатый режим кипения воды переходит в пленочный. При это л образование пузырьков пара совер-йается так интенсивно, что они сливаются в сплошную пленку, от-деляющую жидкость от стенки и представляк>щук> значительное термическое сопротивление. Эта пленка неустойчива, местами разрывается ц удаляется в виде крупных пузырей пара, а на месте разрыва образуется новая и т. д. [c.279]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...