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

Жанр: Технические

Просмотров: 1129


1. режимы кипения

 

Для возникновения кипения необходимы два условия: перегрев жидкости относительно температуры насыщения tн и наличие центров парообразования, которыми могут являться неровности поверхности нагрева, пузырьки воздуха, пылинки и т. д.

Кипение, при котором пар образуется в виде отдельных пузырьков, называется пузырьковым кипением. С увеличением теплового потока отдельные пузырьки сливаются, образуя у поверхности нагрева сплошной паровой слой с периодически отрывающимися пузырями. Такой режим называется пленочным кипением.

Высокая интенсивность теплопередачи при пузырьковом кипении объясняется разрушением пограничного слоя жидкости у поверхности нагрева паровыми пузырьками. Условие существования пузырька определяется уравнением Лапласа

 

,                         (1.1)

 

согласно которому давление пара Р1 внутри пузырька должно быть выше силы давления жидкости Р и силы поверхностного натяжения (s – коэффициент поверхностного натяжения; Rk – критический радиус пузырька).

При  Dp ³ 2s/Rk  паровой пузырек растет, а при Dp < 2s/Rk  он сконденсируется. Критический радиус пузырька в метрах можно определить по формуле [1]:

 

                                  (1.2)

где s – коэффициент поверхностного натяжения жидкости, Н/м;

 Тн – температура насыщения жидкости, К;

 Тс – температура перегретой жидкости, равная температуре

        стенки, К;

  r – скрытая теплота парообразования жидкости, Дж/кг;

   – плотность пара, кг/м3.

 

Пузырек растет до некоторого размера, при котором он отрывается от поверхности. Характерный линейный размер (капиллярная постоянная) отрывающегося пузырька определяется из условий равновесия между подъемной силой и силой поверхностного натяжения [м]:

   ,                                   (1.3)

 

где  g = 9,81 м/с2 – ускорение силы тяжести;

– плотность жидкости, кг/м3.