Устойчивое пленочное кипение

Пленочное кипение. Рассмотрим теплообмен при устойчивом пленочном кипении на вертикальной поверхности нагрева, которая представляет собой пластину достаточно больших размеров. Уравнение установившегося движения пара (в покрывающей поверхность пластины паровой пленке) имеет вид (ось ОХ направлена вверх, а ось 01—по нормали к поверхности нагрева) [c.477]

Величина теплообмена при устойчивом пленочном кипении в потоке жидкости может быть установлена сравнительно простым путем. Рассмотрим для простоты плоскую поверхность нагрева. Тогда для установившегося ламинарного течения пара в паровой пленке имеем (в пренебрежении действием силы тяжести) следующее уравнение [c.479]

При дальнейшем увеличении теплового потока существует устойчивое пленочное кипение. [c.194]

Плохая смачиваемость поверхности нагрева кипящей жидкостью в ряде случаев способствует более раннему возникновению пленочного режима кипения. Если жидкость не смачивает поверхность нагрева, наблюдается устойчивое пленочное кипение практически при любых тепловых потоках (температурных напорах). [c.247]

При электрическом или ядерном нагреве (кипящие водяные реакторы) независимой переменной служит тепловой поток. Практически это имеет место и в радиационных поверхностях нагрева обычных парогенераторов. Тогда при тепловой нагрузке, превышающей нагрузку в точке В, произойдет резкий скачок А t по пунктирной прямой в точку D, связанный с переходом к устойчивому пленочному кипению. Температура теплоотдающей поверхности возрастает настолько, что может наступить и часто наступает расплавление или разрыв металла. Впрочем, бывают случаи, когда катастрофических последствий наступление пленочного кипения не имеет. Не говоря о возможности применения достаточно тугоплавких металлов, следует учитывать, что температурный скачок на поверхности нагрева не очень велик при давлениях, близких к критическому (в термодинамическом смысле), а также при кипении криогенных жидкостей, спиртов и некоторых других веществ. [c.168]

Если после достижения устойчивого пленочного кипения снижать тепловые нагрузки от точки D, то будут устанавливаться режимы, соответствующие ветви D При дальнейшем снижении q паровая пленка разрушается и происходит скачок в точку С, в связи с чем тепловую нагрузку в точке С называют второй критической тепловой нагрузкой. Таким образом, смена пузырькового кипения пленочным происходит при большей критической нагрузке, чем обратный переход. [c.168]

На величину i kp и характер кипения оказывает существенное влияние смачиваемость теплоносителем поверхности теплообмена. Как правило, чем хуже смачиваемость, тем меньше величина критического теплового потока. Если же теплоноситель не смачивает поверхность теплообмена, то практически при всех тепловых потоках будет наблюдаться устойчивое пленочное Кипение. [c.245]

Тепловой поток при пузырьковом кипении не может увеличиваться бесконечно, в точке С количество пузырей становится столь большим, что доступ жидкости к теплоотдающей поверхности становится затрудненным и на ней образуется сплошная паровая пленка. При этом разность температур резко возрастает и наступает ситуация, известная как кризис кипения (достигается критическая плотность теплового потока). Участок кривой СО известен как область переходного режима кипения. В этой области кипение неустойчивое и теплоотдающая поверхность попеременно покрыта то паром, то жидкостью. На участке ОЕ паровая пленка устойчива. Это зона устойчивого пленочного кипения. Точка Е определяется температурой плавления материала теплоотдающей поверхности. [c.53]

Раннему возникновению пленочного кипения способствует плохая смачиваемость поверхности нагрева жидкостью. Если жидкость вообще не смачивает поверхность, наблюдается устойчивое пленочное кипение практически при любых Количествах подводимого тепла. Всё сказанное выше о кипении, очевидно, относится не только к воде, на которую легче ссылаться в примерах из-за наглядности, но также и к любым жидкостям. В частности, в тепловых трубах, предназначенных для работы в области высоких температур, в качестве рабочей жидкости часто используют расплавленные металлы. [c.13]

Область IV устойчивого пленочного кипения условно разбивают на два участка 1Уа, где вклад излучения в общий тепловой поток пренебрежимо мал, и 1Уб, где перенос тепла излучением уже необходимо учитывать. [c.267]

УСТОЙЧИВОЕ ПЛЕНОЧНОЕ КИПЕНИЕ [c.287]

Чистая платина обладает термометрической чувствительностью, достаточной для получения данных вплоть до точки минимума кривой устойчивого пленочного кипения. [c.368]

Bт/м т. е. при меньшем, чем переход от пузырькового к пленочному кипению(< Б < Qa). На участке АБ (рис. 12.2) могут устойчиво суш,ествовать пузырьковый и пленочный режимы кипения или даже оба одновременно на различных частях поверхности нагрева. [c.259]

Пленочное кипение наблюдается начиная от точки С, причем на участке С С пленка не покрывает устойчиво поверхность нагрева. После точки С на участке СД [c.175]

При плотностях теплового потока, существенно больших второго критического значения <7 p2, течение паровой пленки устойчиво и граница раздела фаз обычно наблюдается достаточно отчетливо. По мере приближения к 1ф2 граница раздела начинает все более интенсивно пульсировать, и при q /щп паровой слой принимает сильно колеблющиеся неправильные формы. Второй кризис (прекращение пленочного кипения) выражается 208 [c.208]

Поэтому, если скорость парообразования достаточна для равномерного питания существующего парового слоя и преодоления напора порядка р"), где б" — толщина паровой плепки, то пленочное кипение устойчиво и константа в (7-23) меньше единицы. [c.209]

На рис. 3 показана фотография пленочного кипения на горизонтальном графитовом стержне. В определенной мере характер течения пленки зависит от величины тепловой нагрузки. С повышением последней устойчивость парового слоя увеличивается. При небольших тепловых нагрузках пар отрывается с верхних образующих горизонтальной трубы. По мере повышения тепловой нагрузки линия отрыва смещается ближе к нижней части цилиндра. [c.131]

При этом по достижении некоторых критических параметров возникают типичные критические явления, обычно резко нарушающие режим нормальной работы аппарата. К такого рода явлениям относятся случаи захлебывания аппарата при встречном течении жидкости и газа, начало резкого вторичного увлажнения в различного рода сепараторах, разрушение устойчивой паровой подушки под раздаточным дырчатым листом в барботерах, возникновение и разрушение пленочного кипения и многие им подобные процессы. Критические скорости, при которых происходят эти явления, весьма разнообразны и зависят как от характера процесса и физических свойств взаимодействующих сред, так и от геометрических размеров и формы аппарата. Однако все эти внешне весьма разнородные явления объединяет общая природа всех кризисов, заключающаяся в нарушении устойчивости потока жидкости при достижении газом некоторой критической скорости, а общность, уже [c.315]

Для обеспечения устойчивого поверхностного кипения необходимо создать условия, исключающие кризис теплообмена первого рода (переход к пленочному кипению). Заметим, что при температуре конденсации ниже 400 К в прямом цикле ПТУ возникновение кризиса теплообмена в поверхностном конденсаторе не вызывает термического разложения ОРТ, но существенно снижает интенсивность теплопередачи. Экспериментальные исследования [35, 91, 871 показали близость физической картины возникновения и развития кризиса в пучках стержней и внутри труб. Вследствие этого влияние давления, массовой скорости и степени недогрева на критическую плотность теплового потока в пучках стержней <7кр и в прямых трубах оказалось одинаковым [91, 97]. Однако закономерности протекания кризиса поверхностного кипения в пучках стержней имеют особенности. Так, для труб следует учитывать уменьшение с ростом диаметра [801. В то же время в опытах [91 1 с пучками стержней влияния диаметра стержня в исследованном ими интервале диаметров на обнаружено не было. Экспериментально установлено [91, 97], что число стержней в пучке и их относительный шаг в трубной решетке не оказывают влияния на величину Однако в работе [97 ] отмечается, что при зазорах между стержнями в решетке менее 0,002 м наблюдается ее резкое снижение. [c.154]

Режимы кипения. Различают по крайней мере три режима кипения жидкости в большом объеме естественная или свободная конвекция пузырчатое кипение пленочнбе кипение (при этом между пузырчатым и устойчивым пленочным кипением имеется переходный режим). [c.468]

В области А > А р число центров парообразования становшся настолько большим, что на поверхности нагрева образуется сплошной паровой слой, оттесняющий жидкость от нагретой стенки, и наступает пленочный режим кипения. Область КВ характеризуется образованием неустойчивой паровой пленки, правее точки В пленочное кипение становится устойчивым. Среднее значение коэффициента теплоотдачи в области устойчивого пленочного кипения составляет 1,2 кВт/(м К), а температурный напор может достигать 700... 1000 °С. Некоторое повышение коэффициента теплоотдачи в области [c.217]

Вопросы, связанные с устойчивым пленочным кипением на внешних поверхностях различной геометрической формы при наличии естественной и вынужденной конвекции, обсуждались рядом исследователей [4—6]. В работах [7, 8] сообщалось о результатах дальнейшего исследования процесса развития парового пограничного слоя, образующегося при пленочном кипении жидкости на плоской пластине в большом объеме, в котором учитывалась возможность развития турбулентности в паровой пленке. В работах [9, 10] был рассмотрен процесс пленочного кипения на внешней поверхности нагрева в условиях вынужденной конвекции жидкости при наличии ламинарных пограничных слоев. В проведенных недавно работах [И, 12] исследовались течения криогенных жидкостей в вертикальных трубах при высоком паросодержании потоков. Об исследовании процесса пленочного кипения жидкости в горизонтальных трубах не сообщается. При изучении максимальных и минимальных тепловых потоков отмечалось, что такие условия могут существовать в нерасслоен-ном потоке [131, но ничего неизвестно о каких-либо экспериментальных данных или теоретическом рассмотрении, относяпцгхся к этой области. [c.280]

В закризисной области монаю выделить две части (рис. 4.7), отличающиеся условиями теплообмена [4.13—4.15] зона переходного кипения, расположенная в начале закризисной области зона устойчивого пленочного кипения. [c.151]

Область устойчивого пленочного кипения характеризуется отсутствием контакта жидкости со стенкой. В переходной зоне существование контакта Нгидкости со стенкой подтверждается как данными визуального наблюдения [4.14], так и исследованиями с помощью солевого метода [4.15]. Интенсивный рост температуры стенки возможен только в области контакта водного раствора соли со стенкой. С течением времени слой отложений на стенке растет и температура ее увеличивается. В то же время в области, где нет контакта жидкости со стенкой, температура поверхности не изменяется. По сравнению с зоной устойчивого пленочного кипения переходная зона характеризуется более низкими значениями перегрева стенки (Тст — Тн) и более высокими значениями коэффициента теплоотдачи. Коэффициент теплоотдачи здесь зависит от тепловой нагрузки и массовой скорости. [c.151]

Основная энергия пульсаций температуры сосредоточена в диапазоне частот 0—0,5 Гц (рис. 4.8). Возрастание теплового потока и массовой скорости уменьшает зону пульсаций, но их амплитуда увеличивается. Амплитуда температурных пульсаций увеличивается с уменьгпением Хгр (вследствие большей разницы между интенсивностью теплоотдачи при пузырьковом и пленочном кипении при низких паросодержаниях). С ростом давления амплитуда колебаний температуры уменьшается. С повышением давления также уменьшается перегрев стенки, при котором наступает устойчивое пленочное кипение. Температура в этой зоне колеблется от значений при пузырьковом кипении до минимального значения при пленочном кипении [4.16, 4.17]. [c.151]

Здесь мы ограничимся обсуждением режима устойчивого пленочного кипения для случая большого объема неподвижной жидкости. Пленочное кипение прн вынужденной конвекции и явление Лейденфроста обсуждаться не будут. Сначала мы сосредоточим внимание на описании физических явлений, влияющих на процесс [c.196]

Имеются данные [8], что явление гистерезиса, отмеченное при кипении в большом объеме (рис. 4.7), в режиме кипения при вы- нужденной конвекции отсутствует. Как сообщается в работе [8], Стивенс наблюдал, что при уменьшении теплового потока в режиме устойчивого пленочного кипения фреона-12 переход к пузырьковому кипению происходит по тому же пути, что и при переходе от пузырькового к пленочному кипению (рис. 8.2). Исследование кипения воды при давлении бар [9] также указывает на отсутствие явления гистерезиса. С другой стороны, в работе [10] отмечалось наличие гистерезиса при кипении изопропилового спирта и дистиллированной воды при низких давлениях. Однако имеющиеся экапериментальные результаты недостаточны для выяснения истинного поведения кривой кипения при вынужденной конвекции и тепловом потоке, близком к минимальному. [c.219]

Можно следующим образом представить физический механизм переходного кипения. При высоких значениях температуры стенки Гц, жидкость отделена от поверхности нагрева пленкой пара (область устойчивого пленочного кипения). С уменьп]ением Г паровая пленка становится более тонкой, при этом развитие колебаний границы раздела фаз может привести к контакту жидкости с поверхностью нагрева. В месте контакта с горячей стенкой жидкость прогревается. По достижении определенного перегрева прилегающего к стенке слоя жидкости происходит возникновение устойчивых зародышей паровой фазы. Далее паровые пузыри растут, сливаются в сплошну 0 пленку и оттесняют жидкость от поверхности нагрева. Образовавшаяся при этом паровая пленка оказывается гидродинамически неустойчивой, что приводит к возникновению очередного контакта жидкости со стенкой, и процесс циклически повторяется. [c.258]

При возрастании плотности теплового потока или дальнейшем увеличении температурного напора (0 > 0, р) число центров парообразования увеличивается настолько, что наступает момент, когда пузырьки сливаются, образуя у поверхности нагрева сплошной паровой слой, от которого периодически отрываются и всплывают крупные пузыри. Такой режим кнпепия жидкости называется пленочным (область ПЛ). Отвод теплоты от стенки к жидкости в этом режиме кипения осуществляется путем конвективного теплообмена и излучения через паровую пленку. Пленочный режим подразделяется па переходный (ПР), устойчивый пленочный (УПЛ) и теплообмен излучением ТИ). Паровая пленка представляет собой большое термическое сопротивление ввиду своей малой теплопроводности (в 20—40 раз меньше, чем у жидкости), в силу чего теплоотдача от греющей поверхности к жидкости резко ухудш ается, уменьшаясь в десятки раз по сравнению с пузырьковым кипением, а температура стенки при этом значительно возрастает. [c.2]

При кипении насыщенной жидкости в большом объеме на поверхности горизонтальных труб в условиях электрообогрева существует средняя по поверхности нагрева тепловая нагрузка, при которой г.югут устойчиво сосуществовать пленочный режим кипения на одной части поверхности и пузырьковый на другой ее части Эта тепловая нагрузка названа [Л. 148] равновесной ( равн)- Если после установления равновесной нагрузки несколько увеличить поток теплоты, то граница раздела режимов кипения начнет перемещаться в сторону области с пленочным кипением. Через некоторое время на всей поверхности устанавливается пленочный режим кипения. При некотором снижении потока тепЛоты по сравнению с его равновесным значением произойдет обратный процесс и на всей поверхности установится пузырьковый режим кипения. [c.327]

Первый переход (термический кризис) реализуется при такой организации процесса, когда эвакуация пара от поверхности нагрева не лимитирует условия микроконвекции жидкости у поверхности нагрева — > и ", где — скорость эвакуации пара. В этом случае по мере повышения температуры стенки жидкость, контактирующая с поверхности, будет принимать ее температуру, и процесс устойчиво развивается до достижения поверхностью нагрева температур, определяемых неравенством (2). После превышения температурой стенки температуры термодинамической устойчивости Гсп устанавливается пленочное кипение. [c.44]

АБ — область устойчивого пузьфькового кипения БНЖ — область неустойчивого пузырькового кипения БВ — термический кризис, переходная область от пузырькового к пленочному кипению при независимом задании температуры стенки (t r var) БГДЕ — область пленочного кипения БГ — нормальный гидродинамический кризис при независимом задании тепловой нагрузки поверхностей нагрева (g(.,. var) КД — затянутый гидродинамический кризис при независимом задании тепловой нагрузки поверхностей нагрева (дет var). Участки АВВГДЕ и АБН — экспериментально проверены, участок КЖ — экстраполяция 1—1 — температура предельной устойчивости жидкостей, отвечающая координатам спинодали 2—2 — линия насыщения при атмосферном давлении. [c.45]

Это приводит к нарушению гид-динамической устойчивости двухфазного пристенного слоя, характеризующего специфическую микроконвекцию жидкости у поверхности нагрева. Возникает своеобразное паровое захлебывание пристенного слоя, когда доступ жидкости из объема к поверхности нагрева прекращается. Последнее приводит к нарушению температурного режима стенки, определяемого уравнением (2), и установлению пленочного кипения при так называемых критических нагрузках (рис. 2). Подробный теоретический анализ и сопоставление с опытными данными приводится в работах [6, 9—12]. [c.46]

На рис. 2 нанесены экспериментальные кривые < =/ ( ) и Аг=/ (д), отображающие температурный режим парогенерирующей поверхности в условиях реализации пузырькового и пленочного кипения. Линия АБВГДЕ характеризует температурный режим при переходе на пленочное кипение в условиях термического кризиса (wl < и эо). Эта линия соответствует опытным данным, полученным при кипении в условиях независимого задания температуры парогенерирующей поверхности (f =var). Переход на пленочное кипение в условиях гидродинамического кризиса (д р) характеризуется отрезком на абсциссе, ограниченным слева линией БГ, справа — линией КД. Левая граница соответствует началу области тепловых нагрузок, при которых w l > что приводит к нарушению устойчивой подпитки жидкостью кипящего пристенного слоя. Правая граница области характеризует так называемый затянутый кризис [12,] когда в условиях свободной конвекции специально принятыми мерами по регулированию скорости наращивания тепловой нагрузки после точки Б удается [c.46]

Сделанный на основе этого положения анализ экспериментальных и теоретических работ дает возможность классифицировать два режима, характеризующих прекращение пузырькового и переход к пленочному кипению, термический и гидродинамический. Первый режим — термический кризис теплообмена характеризуется такой организацией процесса, когда при независимом регулировании температуры стенки жидкость может быть догрета до значений, определяемых неравенством (1) при непрерывном контакте со стенкой и сохранении устойчивой микроконвекции в пограничном слое (шан > го,). Второй решим — гидродинамический кризис теплообмена характеризуется нарушением устойчивости пристенного двухфазного слоя при условии w,,b < to, вследствие запаривания (гидродинамическая неустойчивость) при независимом задании теплового потока греющей поверхности. [c.285]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...