Испарительное охлаждение жидкостей

ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ПРИ ИСПАРЕНИИ, ПЛАВЛЕНИИ И ЗАТВЕРДЕВАНИИ 13-1. Испарительное охлаждение жидкости [c.188]

ИСПАРИТЕЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ [c.14]

Однако определить скачок температуры горячей поверхности стенки при переходе на паровой режим пористого испарительного охлаждения из этого уравнения мы не можем. Вместе с тем, можно сделать предположение о неустойчивости границы раздела пар-жидкость. Действительно, при достижении критического расхода охладителя Скр определяемого уравнением (6.48), поверхность раздела фаз будет точно находиться на внешней поверхности стенки. Предположим, что под действием малых возмущений граница раздела сместилась внутрь стенки на величину dZ. К поверхности раздела (6 -dZ) подходит охладитель с расходом С р. При данном давлении подачи и>за повьпиения сопротивления то же количество пара не может пройти через поверхность стенки 5, в результате чего в объеме dZ происходит прирост массы во времени. В этом случае граница раздела перемещается на внутреннюю поверхность стенки. Одновременно с перемещением поверхности раздела возрастает давление подачи, в результате чего жидкая пленка вновь появляется на внешней границе раздела. Этим можно объяснить наличие скачка температуры при критическом расходе охладителя. Полагая в уравнении Г6.55) Z = 1 и / =0, получим максимальное значение температуры на [c.158]

Процесс теплообмена при кипении чрезвычайно широко распространен в технике. Кипение жидкостей имеет место в многочисленных выпарных аппаратах, работающих в химической, пищевой, нефтяной и других отраслях промышленности, при генерации пара в паровых котлах и испарителях на электростанциях, при испарительном охлаждении конструкций металлургических печей, в атомных реакторах и во многих других аппаратах современной техники. [c.161]

Отсюда открываются возможности сравнительного анализа различных жидкостей, используемых для испарительного охлаждения в различных условиях, с целью выбора наиболее приемлемых теплоносителей. [c.269]

На рис. 5-18 показаны некоторые из возможных схем испарительного охлаждения промышленных печей. Их охлаждаемые элементы для повышения прочности при включении в циркуляционный контур, находящийся под давлением, значительно превышающем атмосферное, лучше выполнять трубчатыми, что не только приводит к экономии металла, но и позволяет увеличить скорость прохождения через них охлаждающей жидкости, увеличить коэффициент тепловосприятия и предупредить выпадение отложений на нагреваемых стенках элемента. [c.247]

При испарительном охлаждении теоретическим пределом охлаждения является та температура т жидкости, которая становится настолько ниже температуры газа (воздуха) б, что противодействующий охлаждению жидкости поток тепла со стороны газа, вызванный теплоотдачей соприкосновением, количественно уравнивается с затратой тепла на испарение жидкости. [c.374]

При испарительном охлаждении величина Wy)a равна скорости углубления поверхности испарения внутрь стенки, а Лщ — энтальпия твердого тела или жидкости. [c.77]

Раздел Явления переноса в капиллярно-пористых телах дополнен теоретическим исследованием процессов переноса массы в этих телах при наличии фазовых превращений (испарение жидкости). Последнее имеет большое практическое значение для разработки инженерных методов расчета пористого испарительного охлаждения и длительности процессов сушки влажных материалов. [c.3]

В испарительном охлаждении, например, газ-охладитель поступает в пограничный слой через пористую стенку. При абляционном охлаждении газ-охладитель получается 1на поверхности при сублимации или химических реакциях самого материала стенки. При охлаждении жидкой пленкой охлаждающий газ получается за счет испарения жидкости с поверхности пленки, покрывающей охлаждаемую стенку. [c.65]

Система пленочного охлаждения заключается в подаче жидкости или газа наружу через отверстие (щель) такой конфигурации, чтобы вещество образовало пленку, покрывающую поверхность. Такая пленка действует как изолирующая прослойка. В случае жидкостной пленки дополнительно поглощается теплота для парообразования. Эти системы обычно ограничены условиями стабильности жидкой пленки и потребной мощностью (нагнетателя. В принципе необходимо такое же контрольно-измерительное оснащение, как и при испарительном охлаждении однако конструкция стенки оказывается более простой. [c.80]

Под массообменом подразумевается как принудительная подача (отсос) инородной жидкости или газа через перфорированную (пористую) стенку обтекаемой поверхности, так и диффузионный перенос вещества с фазовыми переходами (испарение, сублимация материала поверхности, конденсация, адсорбция из среды и др.)- Имеется в виду модель явления типа испарительного охлаждения. [c.130]

Здесь под L-поверхностью изображена дополнительная контрольная поверхность О. Объем L — О пересекают один тепловой поток (лучистый < "изл) и один массовый поток (с плотностью т" при параметрах состояния О). Подобные условия встречаются, к примеру, когда переносимое вещество поступает из резервуара, в котором его состояние известно. Этой схеме соответствует испарение жидкости из фитиля, а также случай испарительного охлаждения при поступлении охладителя из источника с известными термодинамическими параметрами. Применяя УБЭ к контрольному объему, ограниченному S и 0-поверхностями, получим [c.96]

Применение к испарительному охлаждению. Как и газ, воду можно использовать в качестве охладителя при испарительном пористом охлаждении. В таком процессе жидкость продавливается через поры охлаждаемого материала. В общем случае (рис. 6-22) нет необходимости совмещать границу раздела жидкость —газ с внешним контуром пористой стенки. Подобные условия складываются на поздних стадиях сушки пористых веществ. Для таких задач точка S уже не лежит на [c.268]

Принципиально возможно применение воздушного, водяного и испарительного охлаждения полупроводниковых приборов воздушное охлаждение бывает принудительным и естественным. Водяное охлаждение диодов н тиристоров в противокоррозионных защитных установках применять практически нельзя. Испарительное охлаждение является перспективным в силовой полупроводниковой технике. Особое значение в испарительном охлаждении придается выбору жидкости. Наряду с большой удельной теплотой парообразования она должна иметь оптимальную температуру насыщения. Однако до последнего времени системы испарительного охлаждения еще не получили широкого распространения. [c.49]

Рис. 13-12. Схема испарительного охлаждения элементов печи высоко-кипящей жидкостью.

Схема испарительного охлаждения элементов печи высококипящей жидкостью показана на фиг. 12-10, на которой 1 — охлаждаемый элемент, 2 — парожидкостная эмульсия, 3 — опускная труба, 4 — сепаратор, 5 — змеевики-испарители. [c.270]

Задание 7. Расчет испарительного охлаждения стенки в одном из сечений сужающейся части сопла ЖРД (с испарением жидкости на защищаемой поверхности) [c.263]

Задание 9. Расчет испарительного охлажден 1я стенки в одном нз сечений расширяющейся части сопла ЖРД (с испарением жидкости на защищаемой [c.263]

Одним из наиболее эффективных способов охлаждения высокотемпературных узлов и механизмов является испарительное охлаждение. Оно предполагает подачу жидкости в зону охлаждения под действием капиллярных сил. Доказано, что охлаждение испарением более эффективно, чем конвективное или пленочное охлаждение в равнозначных системах. Испарительное охлаждение в пористых теплообменниках является надежным средством теплового регулирования элементов топливных систем двигателей, предотвращающим перегрев топливных баков. При этом в качестве испаряющейся жидкости может использоваться как специальная жидкость, так и криогенное топливо. [c.226]

Уменьшение интенсивности теплообмена при испарении наблюдалось в исследованиях тепломассообмена при испарительном охлаждении различными жидкостями — водой, спиртом, бензолом, ацетоном [Л. 3-57—3-59] при числах Ке, достигавших 4 10 , и температуре потока, превышавшей 100° С. [c.250]

Рассмотрим процесс пленочного испарительного охлаждения в режиме нисходящего прямоточного движения газа и пленки жидкости, текущей по стенкам с регулярной шероховатостью [173]. Пленка жидкости под действием силы тяжести и гидродинамического взаимодействия с газовым потоком движется в канале. Температура жидкости на входе и вдали от поверхности раздела отличается от температуры жидкости на поверхности пленки. Испарившаяся с волновой поверхности пленки жидкость удаляется за счет конвективной диффузии в толщу газового потока. Предполагается, что в обеих фазах профили скорости можно описать многочленом второй степени, т.е. они близки к параболическому [c.112]

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]

Особенности конструктивного решения системы испарительного охлаждения с испарительными насадками применительно к твердым вентильным схемам поясняются на рис. 4-19 и 4-20. Испарительные насадки представляют собой металлические сосуды, внутренний объем которых при работе заполняется испаряющейся жидкостью — теплоносителем. На каждой насадке имеются два штуцера один для подачи жидкости, другой для отвода пара. [c.119]

Образщ>1 этих характеристик представлены на рис. 6.16. Наклонные штриховые кривые I = onst на рис. 6.16, а устанавливают соответствие между расходом охладителя и перепадом давлений на стенке при фиксированном положении поверхности фазового превращения. В частности, линия / = 1 определяет сопротивление пластины однофазному потоку жидкости при полном испарении последней на внешней поверхности. Анализ характеристик позволяет вывести условие устойчивости. Процесс жидкостного испарительного охлаждения пористой стенки с внешним нагревом устойчив, если рабочая точка находится на возрастающем участке гидродинамической характеристики (при независимом изменении перепада давлений на стенке) dAp/dG > О или на падающем участке тепловой (при независимом изменении плотности внешнего теплового потока) dq/dl < 0. [c.150]

Физическая и аналитическая модели. Жидкостное испарительное охлаждение пористого тепловыделяющего элемента обеспечивает благоприятные условия для исследования особенностей испарения движущейся жидкости в пористых материалах. Это вызвано тем, что плавное изменение объемного тепловьщеления в них позволяет легко контролировать [c.159]

Одной из разновидностей разомкнутой системы является испарительное охлаждение, где теплота поглощается вследствие испарения жидкости. При такой схеме охлаждения пар отделяется от жидкости в сепараторе и выбрасывается в окружающую среду. Для уменьшения расхода охладителя желательно, чтобы он имел высокую теплоту испарения. Наиболее пригодными для этих целей жидкостями являются вода (г = 2260 кдж кг), метиловый спирт (г = П20 кдж1кг), этиловый спирт (г = 853 кдж/кг). [c.467]

При испарительном охлаждении температура жидкости может быть понижена до значения меньшего, чем температура паро-газовой среды, с которой соприкасается ншдкость. Предел охлаждения жидкости достигается при условиях, когда все тепло, отдаваемое газом жидкости, будет расходоваться на ее испарение, т. е. вновь воз-враичаться в газ с паром. Процесс, происходящий при таких условиях, называется адиабатическим испарением. [c.192]

Обширная и крайне актуальная сфера применения капиллярно-пористых материалов открывается в связи с решением вопросов, возникающих при освоении космического пространства. При этом наибЬлее существенными являются проблемы, связанные с поддержанием оптимальных температурных условий функционирования различных устройств и элементов космического корабля. По существу, решение этих вопросов заключается в разработке способов отвода тепловой энергии, генерируемой внутри корабля, и сброса ее в окружающее пространство. Если в обычных земных условиях способы охлаждения путем вдува газов и испарения жидкости в известной мере равноценны, то в специфических условиях космоса (гл бокий вакуум, состояние невесомости, жесткие требования к системам терморегулирования) испарительное охлаждение оказывается не только единст- венным, но и оптимальным вариантом. При космических условиях наиболее полно раскрываются достоинства испарительного охлаждения высокая эффективность охлаждения, связанная с интенсивным испарением в вакууме высокая экономичность благодаря сильному эндотермическому эффекту фазового перехода нетребовательность к предварительной температурной подготовке охладителя отсутствие необходимости в специальных системах подачи охладителя, так как в условиях невесомости капиллярный потенциал подвода жидкого охладителя к охлаждаемой поверхности теоретически неограничен. Следует отметить универсальность испарительного охлаждения оно применимо как для внешней тепловой защиты и для сброса внутренней тепловой энергии в отдельности, так и для комплексного охлаждения. Кроме того, испарительное охлаждение легко поддается автоматическому управлению путем дозирования подачи охладителя. [c.375]

Существует ряд методов эффективной лодачи инородного вещества в пограничный слой 1) испарительное охлаждение 2) пленочное охлаждение, использующее в качестве охладителя жидкость или газ 3) охлаждение за счет уноса материала стенки сублимация, а также растворение, эрозия, плавление. [c.79]

Порошковые проницаемые материалы занимают особое место в общей номенклатуре изделий порошковой металлургии. Они применяются для фильтрации газов и жидкостей при низких и повышенных температурах, в устройствах для капиллярного транспорта жидкостей — тепловых трубах, при испарительном охлаждении, в гидрав- [c.808]

Некоторые типы перфторированных жидкостей, имеющих невысокие температуры кипения (104—140 С), являются перспективными для применения в силовых трансформаторах С испарительным охлаждением или для получения комбинированной электроизоляционной и теплоотводящей среды с использованием элегаза. Например, в США и в Японии длительное время эксплуатируются такие трансформаторы [c.88]

Схема испарительного охлаждения элементов печи высококи-пящей жидкостью показана на рис. 13-12, на котором 1 — охлаждаемый элемент печи, 2 — парожидкостная эмульсия ВОТ, [c.259]

Расщиряющаяся часть сопла ЖРД изготовлена из пористого титана (Я = 30°/о). В рассматриваемом сечении, расположенном на расстоянии л = 0,15 м от критического сечения, внутренний диаметр Д = 0,13 м, толщина стенки 6 = 5 мм, параметры продуктов сгорания такие же, как в задаче 18-2, т. е. Г/= 2020° К, р/ = 3,9-105 н/ж2, 0 = 17,75 кг/сек ( = = 324,7 дж/ кг-град) к =1,219). Лучистый тепловой поток пренебрежимо мал.. Необходимо выбрать для испарительного охлаждения стенки одну из трех возможных жидкостей (этиловый спирт, пентан, воду) по минимальному массовому расходу, если начальная температура жидкости /о = 20°С. [c.240]

Учитывая ограниченность области применения существующих теплообменных устройств и их относительную сложность, во ВНИИЖТ разработан более простой для внедрения тип малогабаритного прямоточного испарительного водоохладителя, в котором создаваемый вентилятором поток воздуха распыляет воду и отводит от нее тепло. При испарительном охлаждении температура жидкости снижается в результате совмест- кого действия процессов тепло- и массообмена, протекающих при непосредственном соприкосновении свободной поверхности воды с атмосферным воздухом. При. этом происходит поверхностное испарение жидкости, на которое затрачивается часть ее тепла и, кроме того, газ и жидкость обмениваются теплом благодаря конвекции и излучению [3]. [c.27]

В современных мощных двигателях для устранен ния перегрева и выгорания клапанов и устранения детонации применяются различные меры. Для улучшения отвода тепла от грибка через шток клапана применяется внутреннее охлаждение. Вначале было испытано испарительное охлаждение водой или ртутью. Охлаждающая жидкость, заполняющая полость в клапане, испаряется при соприкосновении с грибком, соприкасаясь со стенками штока клапана, конденсируется и, таким образом, переносит тепло от грибка к штоку. Этот спасоб оказался неудовдетворительным вследствие малой величины охлаждающей поверхности штока для конденсации охлаждающей жидкости. [c.366]

В двигателях, работающих на твердом топливе, сопла почти никогда не делаются охлаждаемыми из-за отсутствия необходимой для охлаждения жидкости в системе силовой установки с РДТТ. Поэтому в двигателях с большой продолжительностью работы горловина сопла выполняется из тугоплавкого материала (графита или молибдена), а для изоляции металлических частей и уменьшения тепловых напряженлй делаются вставки из материалов с низкой теплопроводностью (керамиков или специальных пластмасс). Однако в двигателях с продолжительностью работы, превышающей 40 60 сек., и при использовании топлив с высокими энергетическими характеристиками проблема охлаждения сопла остается трудно разрешимой. Можно почти с уверенностью сказать, что в будущем должны быть рассмотрены возможности применения таких новых видов охлаждения, как пленочное и испарительное. [c.202]

Процесс теплоотдачи при испарительном охлаладении включает в себя также конденсацию пара на поверхности стенки, воспринимающей тепло и передающей его в окружающую среду. При конденсации пара выделяется теплота парообразования. Коэффициент теплообмена при конденсации зависит от режимов (капельный или пленочный), теплопроводности жидкости, теплоты парообразования и при атмосферном давлении составляет 6—10 квт1 м °С) для пленочной конденсации и 40—100 квт1 м -°С) для капельной конденсации. При испарительном охлаждении теплопередача осуществляется, очевидно, за счет естественной конвекции. [c.118]

Важным в испарительном охлаждении является выбор жидкости. Наряду с большой теплотой парообразования она должна иметь оптимальную температуру насыщения. Для эффективной конденсации эта температура должна быть возможно большей, но для обеспечения пузырькового кипения она должна быть ниже номинальной температуры монокристаллической структуры вентиля не менее чем на величину критического температурного напора. Для диодов может быть применена вода, однако нри этом желательно увеличение номинальной температуры монокристаллической структуры свыше 140°С и применение специальной конструкции корпуса вентиля и охладителя, обеспечивающих неносредст-венный контакт кипящей жидкости с основанием вентиля. Для тиристоров необходимо применение жидкостей с температурой насыщения ниже 80 "С — специальных синтетических жидкостей, спиртов и т. д. [c.118]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...