Теплообмен при пленочном кипении

Теплообмен при пленочном кипении. При пленочном режиме кипящая жидкость отделена от поверхности нагрева паровой пленкой, причем температура поверхности t значительно превышает температуру насыщения is. Поэтому наряду с конвективным теплообменом между поверхностью и паровой пленкой при высоких [c.123]

Теплообмен при пленочном кипении. При пленочном режиме кипящая жидкость отделена от поверхности нагрева паровой пленкой, причем температура поверхности значительно превышает температуру насыщения Поэтому наряду с конвективным теплообменом между поверхностью и паровой пленкой при высоких температурах заметная часть в переносе теплоты принадлежит тепловому излучению (см. гл. 5). [c.133]

ТЕПЛООБМЕН ПРИ ПЛЕНОЧНОМ КИПЕНИИ [c.524]

Коэффициент теплоотдачи при пленочном кипении значительно меньше, чем при пузырьковом. При пленочном кипении кипящая жидкость отделена от поверхности нагрева пленкой пара, которая создает большое тепловое сопротивление. Нежелательно, чтобы теплообменные аппараты работали при пленочном кипении. Уже сам факт снижения коэффициента теплоотдачи нежелателен в таких условиях, так как становится невозможным передать заданное количество теплоты от одной среды к другой. Кроме того, в результате ухудшения охлаждения поверхности нагрева теплообменное устройство может разрушиться. [c.330]

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]

При пленочном кипении теплота переносится конвекцией и радиацией (теплообмен излучением). Поэтому коэффициент теплоотдачи в этих условиях представляет собой сумму [c.313]

Теплопередача при пленочном кипении осуществляется путем теплопроводности, конвекции и излучения через пленку пара. Кроме того, количество пузырьков, поднимающихся вверх, значительно меньше, чем при пузырьковом кипении. Следовательно, теплообмен в слое жидкости при пленочном кипении хуже. [c.12]

При этом критический температурный напор А/кр, = (25 — 35)°С. Повышение температурного напора выше А/кр, приводит к переходу от пузырькового кипения к пленочному. Теплообмен при этом резко падает. Минимальное значение тепловой нагрузки при пленочном кипении называется второй критической плотностью теплового потока дкр . Для воды при атмосферном давлении пленочное кипение наступает при А крг = с — 5 = 150° С, т. е. при температуре поверхности нагрева, равной 250° С. [c.74]

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]

Как показывает опыт [3], с повышением давления теплообмен возрастает. При этом зависимость от давления значения тепловых нагрузок, отвечающих началу устойчивой области пленочного кипения (точка Е на рис. 1), выражается в виде кривой с максимумом. [c.129]

Одно из достоинств масла как закалочной среды — небольшая скорость охлаждения в мартенситном интервале температур, что уменьшает возникновение закалочных дефектов и приводит к постоянству закаливающей способности в широком интервале температур среды (20—150° С). Недостаток масла — повышенная воспламеняемость (температура вспышки 165—300° С), высокая стоимость, недостаточная стабильность и низкая охлаждающая способность в области температур перлитного превращения (см. рис. 9). Температура кипения масла на 150—300° С выше, чем у воды. В процессе кипения масла происходит процесс его разложения (крекинг-процесс) и на изделиях образуется газо-паровая пленка. Режим пленочного кипения в масле распространяется на сравнительно узкий интервал температур (7К)— 500° С), и максимум скорости охлаждения относится к температурам 450—350° G (см. рис. 9). Конвективный теплообмен происходит при более высоких температурах (от 350—380° С до комнатной температуры). [c.318]

Вернемся к кривой кипения на рис. 45. Несовпадение прямого перехода Вд и обратного — Ге иногда дает повод говорить о них как о двух кризисах кипения. Такую терминологию нельзя признать удачной. Кризис кипения один, но он оказывается растянутым на значительный интервал температур и тепловых потоков. Если в качестве независимой величины задавать в опыте не тепловой поток q, а среднюю температуру поверхности стенки, то кризисные явления в системе будут развиваться непрерывно, с переходом по участку ВГ. На практике реализовать весь этот переход не удается из-за высокого уровня температурных возмущений при пространственно-временном чередовании пузырькового и пленочного кипения, из-за тепловой инерции стенки и несовершенства ее теплообмена с термостатирующим агентом. В некоторых опытах при атмосферном давлении обнаруживается близость температур Гщш и Гп, папример, при теплообмене отдельных капель с горячей плитой [193, 194]. Но это не является общей закономерностью (см. рис. 55). Авторы [194] попытались [c.204]

Таким образом, при использовании искусственных турбулизаторов в виде периодически расположенных кольцевых диафрагм небольшой высоты существенно интенсифицируется теплообмен при стержневом режиме пленочного кипения в трубах. Эффект интенсификации увеличивается по мере уменьшения недогрева жидкости и увеличения числа Рейнольдса. В исследованном диапазоне изменения режимных параметров получено повышение теплового потока до 5,4 раза при существенно меньшем увеличении коэффициента гидравлического сопротивления. При этом есть все основания предполагать, что рассмотренный метод позволит получить хорошие эффекты и в дисперсном режиме пленочного кипения. [c.308]

С повышением давления границы переходного кипения сдвигаются в сторону меньших температурных напоров, а плотность теплового потока при заданном температурном напоре снижается. Это объясняется тем, что при высоком давлении облегчается образование паровых зародышей и ускоряется рост пузырей, что приводит к уменьшению продолжительности контактов жидкости со стенкой. Увеличение скорости течения приводит к интенсификации теплообмена при переходном кипении за счет сокра-ш,ения периодов паровой изоляции поверхности нагрева в связи с возрастанием гидродинамической неустойчивости границы раздела фаз. При уменьшении шероховатости поверхности нагрева плотность теплового потока в переходной области кипения при постоянном температурном напоре возрастает. Это связано с уменьшением плотности действующих центров парообразования, что приводит к росту длительности контактов жидкости со стенкой за счет более позднего слияния растущих пузырей в сплошную пленку. В области кризиса пленочного кипения влияние шероховатости исчезает, поскольку уменьшается вклад теплоотдачи в местах контакта жидкости со стенкой в суммарный теплообмен. [c.263]

Выше при рассмотрении пленочной конденсации формулировка уравнений, описывающих движение и теплообмен в двухфазной системе, не вызывала принципиальных затруднений, поскольку обе фазы образовывали непрерывные потоки с одной отчетливо выраженной поверхностью раздела. Кипение представляет пример такого процесса, в котором компоненты потока могут быть в чрезвычайно сильной степени раздроблены на пузыри, капли, пленки. Для любого дифференциального объема каждого из таких конечных дискретных элементов системы безусловно справедливы рассматривавшиеся нами ранее обш,ие дифференциальные уравнения движения и теплопроводности. Точно так же для любой дифференциальной площадки на поверхностях раздела фаз справедливы рассмотренные ранее условия теплового и механического взаимодействия. Однако вследствие весьма большого числа дискретных элементов системы, их непрерывного возникновения, роста и деформации в процессе движения и теплообмена, весь такой двухфазный поток в целом должен характеризоваться некоторыми специальными вероятностными законами системы многих неустойчивых элементов. Здесь в известной степени можно провести аналогию с турбулентным течением однородной жидкости, в котором для каждого дифференциального элемента справедливо уравнение Навье-Стокса, а весь поток в целом подчиняется специальным (еще плохо известным) статистическим законам турбулентного течения. [c.342]

Переход к пленочному режиму кипения обычно приводит к резкому уменьшению коэффициента теплоотдачи и называется кризисом теплообмена при кипении. Это важное явление, имеющее огромное значение при определении безопасных режимов ядерных реакторов, систем охлаждения форсированных двигателей, электронных устройств, различного рода теплообменных аппаратов и т. п., усиленно изучается во многих лабораториях мира. [c.187]

Когда тепло, отводимое от испарителя тепловой трубы, используется так, что окружающая конденсатор жидкость закипает, возникает кипящая граница фаз в зоне конденсации тепловой трубы. Явление теплообмена при кипении намного сложнее, чем теплообмен, связанный с однофазной конвекцией или пленочной конденсацией. Так как мы не в состоянии описать движение среды, мы не можем проанализировать связанные с этим явлением процессы теплообмена, в особенности пузырьковое кипение. Поэтому те- [c.96]

Теплообменные аппараты работают обычно в области пузырькового кипения. Переход к пленочному режиму может привести не только к резкому ухудшению теплоотдачи, но и к пережогу теплообменника, поэтому при расчете кипятильных теплообменников необходимо знать не коэффициент теплоотдачи, а значение критической плотности теплового потока (/кр- [c.180]

Различают два режима теплообмена при кипении пленочный (когда на поверхности нагрева образуется сплошная пленка пара) и пузырчатый (при котором на греющей поверхности образуются отдельные паровые пузыри, автоматически эвакуирующиеся в объем жидкости, производя интенсивное ее. перемешивание). Теплообмен три пузырчатом кипении протекает весьма энергично, причем коэффициент теплоотдачи быстро возрастает с увеличением температурного папора At между греющей поверхностью и ипящей жидкостью. Теплообмен при пленочном (КИпении протекает вяло, причем коэффициент теплоотдачи с увеличением температурного напора At вначале резко падает, а затем начинает очень медленно расти. Тепловой поток, при котором пузырчатый режим кипения пареходит в пленочный, называется критическим тепловым потоком р. Для вычисления величины i Kp при кипении жидкости в большом объеме обычно используются формулы или г. Н. Кружилина [Л. 152, 279, 284]. [c.244]

Исследовался также теплообмен при пленочном кипении смесей. Экшерименты со сжиженным природным газом и сжиженным нефтяным газом, выполненные в работах [52, 53], подтвердили влияние давления на коэффициент теплоотдачи лри пленочном ки- [c.204]

Влияние малотеплопроводных покрытий на теплообмен в за-кризисной области. Вопрос о влиянии малотеплопроводных покрытий на теплообмен в закризиеной области изучен слабо. Если в большом объеме и проводились отдельные исследования [4.104—4.111], то при вынужденном движении исследований, по-видимому, практически нет. По существу известны лишь работы [4.112—4.115]. Вместе с тем этот способ интенсификации теплообмена при пленочном кипении представляется весьма перспективным. Например, по данным [4.115], нанесение покрытия клеем толщиной 170 мкм позволяет увеличить коэффициент теплоотдачи примерно в 2—3 раза. Тот же результат дает нанесение покрытий эмалью толщиной 40—50 мкм. [c.191]

При пленочном кипении кипящая жидкость отделена от поверхности нагрева пленкой пара, которая создает дополнительное тепловое сопротивление. Нежелата1ьно допускать работу теплообменных аппаратов при пленочном кипении. Уже сам факт снижения коэффициента [c.304]

Теплообмен при кипении N204 в условиях вынужденного движения в трубах изучался в работах [7, с. 75 9 56]. Было показано, что при пленочном кипении коэффициенты теплообмена [c.35]

Интенсивность теплоотдачи при пузырьковом кипении велика и чаще всего не лимитирует рабочие процессы, коэффициенты же теплоотдачи намного выше, чем в случае жидкости, нагрев которой происходит без кипения. Особенностью процесса кипения является образование множества пузырьков, их рост, отрыв от поверхности нагрева и приток на их место новых масс жидкости. Энергичное перемещение множества паровых и водяных масс и объясняет более интенсивный теплообмен в граничном слое поверхности нагрева, гораздо ббльший по сравнению с молекулярным диффузионным переносом тепла в граничном слое некипящей жидкости. При очень больших тепловых нагрузках количество образующихся паровых пузырьков может быть так велико, что у поверхности образуется сплошная паровая пленка, что создает пленочный режим кипения, при котором теплоотдача резко уменьшается, а температура стенки увеличивается. В практических условиях пленочный режим кипения является крайне нежелательным, и поэтому в большинстве сл чаев применяют пузырьковый режим кипения. [c.175]

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]

Низкие критические нагрузки характерны и для других химически реагирующих систем. В. А. Робин [4.15] исследовал теплообмен в эвтектических смесях хлористых и бромистых сурьмы и алюминия, являющихся химически реагирующими системами (В. А. Робин рас- "матривал смесь как обычную бинарную). Для системы АЬВгб+АЬСи критические нагрузки оказались в 4—5 раз ниже рассчитаных по формуле С. С. Кутателадзе. Анализ результатов киносъемки процессов кипения четырехокиси азота, а также хлорида и бромида алюминия показывает ряд сходных особенностей в динамике пузырьков пара и прежде всего склонность к образованию малоустойчивых групп пузырьков у поверхности нагрева, что уменьшает скорость их перемещения в жидкость. При увеличении нагрузки количество пузырьков пара, собранных в целые комплексы, увеличивается, что затрудняет циркуляцию жидкости к поверхности нагрева и способствует наступлению пленочного кипения при меньших нагрузках. Видимо, это и является основной причиной снижения критических нагрузок. [c.104]

При создании на входе греющего теплоносителя в парогенератор (и выходе рабочего тела) достаточной разности температур в парогенерирующей трубе возникает кризис, который постепенно распространяется в область низких паросодержаний, пока не достигает значений х = хгр. При увеличении температурного напора между греющим теплоносителем и рабочим телом и соответственно при увеличении теплового потока длина области интенсивного теплообмена /гр и х р уменьшается. При достаточно высоких температурных перепадах (свыше 150— 200° С) возможно уменьшение х р до нуля. В этом случае в парогенерирующей трубе начинается пленочное кипение, когда жидкость движется в ядре потока, а стенка омывается кольцевой пленкой пара. Коэффициент теплоотдачи резко падает, и, несмотря на большую разность температур, в трубе идет слабый теплообмен. На рис. 11.11 показан график, харак- [c.263]

Индексы 1 и 2 относятся к области пленочного кипення п области пара в нерхней части трубы соответственно. Тепло, переданное излучением, приближенно вычислялось по формуле для теплообмена между параллельными плоскостями (в области кипения жидкости). В областхт, занятой паром, для учета излучения были сделаны завышенные оценки при единой точке зрения на фактор, определяющий передачу тепла от стенки трубы к жидкости. Ошибки, вызванные введением этого упрощения, незначительны, так как при тех уровнях температур, которые имели место в опытах, излучение составляет небольшую долю в суммарном теплообмене. [c.294]

В области паросодержаний, где происходит вырождение кризиса наблюдается плавное повышение температуры стенки с ростом теплового потока. Коэффициент теплообмена здесь меньше, чем при пузырьковом кипении, но больше, чем при пленочном. Работа реальных теплообменных аппаратов в этой области вполне возможна. Вырождение кризиса при больших паросодержаниях объясняется, по-видимому, изменением структуры потока и сопровождается разрушением пленки жидкости на поверхности нагрева. Охлаждение стенки здесь определяется изменением скорости жидкости и орошением поверхности нагрева частицами воды, несущейся в потоке. В наших работах (В. Г. Чакрыгин, В. А. Лок-шин) область больших паросодержаний выделена в специальную область теплообмена. Коэффициент теплообмена в этой области в числе прочих факторов определяется соотношением между линейной скоростью и влагосодержанием потока. [c.242]

При дальнейшем росте теплового напора вся поверхность нагрева покрывается сплошной пленкой пара, отделяющей воду от поверхности металла (prie. 1.3,s). Наступает пленочный режим кипения. Перенос теплоты в этом режиме от поверхности нагрева к воде осуществляется конвективным теплообменом и излучением через паровую пленку. Интенсивность теплообмена здесь относительно низка. В момент начала пленочного кипения тепловой поток, отводимый от поверхности трубы, имеет минимальное значение — второе критическое значение 17кр2- В условиях фиксированного потока теплоты q, подводимой к поверхности нагрева, оба перехода от пузырькового к пле- [c.10]

Первый период охлаждения после погруженрм нагретого тела в жидкость, когда вокруг него образуется паровая рубашка, - период пленочного кипения. Пленочное кипение воды распространяется на интервал 650-400 °С, чистая вода охлаждает в этом интервале не с максимальной скоростью. Для ускорения охлаждения рекомендуется перемещение изделрм в воде. Вторая стадия - пузырчатое кипение, разрушение паровой рубашки, интенсивное испарение жидкости и охлаждение - вода при температурах 300-200 °С охлаждает слишком быстро. Условрм охлаждения улучшаются у водных растворов щелочей, солей и кислот. Третья стадия - ниже температуры кипения жидкости, конвективный теплообмен, уменьшение скорости охлаждения. [c.80]

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]

Переход от пузырьковего кипения к пленочному (и наоборот) имеет большое практическое значение при выборе оптимальных температурных режимов работы теплообменных аппаратов. Значения температурного напора, удельной тепловой нагрузки, коэффициента теплоотдачи, соответствующие моменту перехода пузырькового режима кипения в пленочный и обратно, называют критическими. [c.172]

В случае, когда к поверхности нагрева подводится фиксированный тепловой поток q (электрический обогрев, обогрев за счет теплоты, выделяющейся в результате ядерных превращений), характер зависимостей АТ(д) и а( ) изменяется (рис. 3.18, б). Если постепенно увеличивать q от ну.тевого значения, то вначале процесс развивается точно так же, как и при задании температуры стенки — при q свободной конвекции, на смену которому при Я > йа.к (АТ > А приходит пузырьковый режим кипения. Однако как только значение q хотя бы немного превысит значение q , пузырьковый режим кипения сразу же сменяется пленочным. Этот переход, условно изображенный на рис. 3.18,6 штриховой линией, носит кризисный характер — из-за резкого ухудшения теплоотдачи и большого значения q температура стенки очень быстро повышается, что в реальных теплообменных устройствах может вызвать разрушение поверхности нагрева. Если после установления стационарного состояния при q = снижать тепловой поток, то пленочный режим сохраняется до значения кр2, а затем происходит обратный переход к пузырьковому режиму, тоже носящий кризисный характер (см. рис. 3.18,6). Таким образом, при задании q полностью исключается переходный режим кипения. [c.233]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...