Название: Построение кривой кипения жидкости - Методические указания (Методические указания)

Жанр: Технические

Просмотров: 1038


4. кризисы кипения

 

Первый кризис кипения связан с переходом режима от пузырькового к пленочному. При этом происходит резкое падение теплоотдачи и рост температуры теплоотдающей поверхности (см. рисунок). Максимальный удельный тепловой поток при пузырьковом кипении называют первым кризисом кипения qкр1. Его значение очень важно для правильного проектирования и безаварийной эксплуатации современных эффективных теплообменных аппаратов. Коэффициент теплоотдачи в момент начала кризиса кипения (Вт/м2×К):

                            (4.1)

 

где Dtкр1 – критический температурный напор, К;

Для воды при атмосферном давлении qкр1 = 1,2 × 106 Вт/м2;  Dtкр1 = 20 ¸ 30 К.

Наибольшие значения критический тепловой поток имеет при

Рн = (0,3…0,4) Ркр, для воды это Рн = 0,35× 221 @ 77 бар, где

Ркр @ 221 бар.

 

 

Кривая кипения воды при Р = 1 бар:

 

о – удельный тепловой поток q, Вт/м2;

 D – коэффициент теплоотдачи a, Вт/м2×К

 

Гидродинамическая трактовка кризиса кипения [8]  основана на предположении, что кризис вызывается динамической неустойчивостью двухфазного кипящего слоя, определяемой соотношением сил тяжести, поверхностного натяжения и динамического напора потока. Тогда критический тепловой поток (Вт/м2):

     (4.2)

 

Эта зависимость справедлива для кипения в большом объеме при условии свободного движения жидкости.

Второй кризис кипения происходит в начале обратного перехода от пленочного режима кипения к пузырьковому. Как видно из рисунка, это происходит при минимальной тепловой нагрузке.

При этом паровая пленка внезапно разрушается и температура поверхности резко снижается. Эта минимальная тепловая нагрузка при пленочном кипении называется второй критической плотностью теплового потока qкр2, соответствующий ей температурный напор Dtкр2 отвечает минимальной точке на кривой кипения рисунка.

Величина qкр2 существенно меньше qкр1 и для воды при Р = 1 бар составляет qкр2 » 3,5×104 Вт/м2. В работе [9] высказано предположение о том, что критическая скорость кипения пропорциональна скорости всплывания больших деформированных пузырей, откуда [Вт/м2]:

.                 (4.3)

Это простое соотношение достаточно хорошо соответствует экспериментальным данным.