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

Жанр: Технические

Просмотров: 1129


2.  пузырьковый режим кипения жидкости

 

При кипении жидкости все подведенное тепло расходуется на парообразование. Поэтому приведенная скорость парообразования (кипения) определяется из уравнения теплового баланса [м/с]:

                                   (2.1)

 

здесь Wk ·F r² = mп – массовый расход пара, кг/с;

    F  – свободная поверхность жидкости, м2;

   Q  – полный тепловой поток, Дж;

    q  – удельный тепловой поток,  Дж/м2.

Количественная связь между коэффициентом теплоотдачи и влияющими факторами устанавливается экспериментально, а результаты экспериментов обрабатываются при помощи теории подобия. Для однородной жидкости с постоянными физическими параметрами, при условии, что тепловой поток от поверхности нагрева воспринимается только жидкой фазой (для воды при

Р = 1 бар: l¢ @ 0,68 Вт/м×К,  l²@ 0,02 Вт/м×К), теплоотдача при пузырьковом кипении определяется дифференциальными уравнениями энергии, движения, сплошности и уравнениями движения пузыря и теплообмена на его поверхности. Условия однозначности: температура жидкости на свободной поверхности равна температуре насыщения  tн = const, температура поверхности нагрева  tc = const.

Анализ системы уравнений и условий однозначности методами теории подобия позволяет получить уравнение подобия для пузырькового кипения [6]:

 

                   Nu* = c· Re* n  Prж1/3 ,                            (2.2)

 

при  Re* £ 0,01         с = 0,0625;           n = 0,5;

при  Re* ³ 0,01         с = 0,125;         n = 0,65.

 

Зависимость (2.2) справедлива для значений: Re* = 10-5…104;  Рrж = 0,86…7,6;  W £ 7 м/c;   Рн < Ркр.

В критериальном уравнении (2.2):

Nu* =   –  число Нуссельта;

 

Re* =   –  число Рейнольдса;

 

Prж =   –  число Прандтля;

 

a - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2× К;

 –  характерный линейный размер, м;

* – массовая изобарная теплоемкость жидкости, Дж/кг×К;

 – коэффициент теплопроводности жидкости, Вт/м×К;

 – коэффициент кинематической вязкости жидкости, м2/с;

Wk – скорость кипения (2.1), м/с;

*      – коэффициент температуропроводности жидкости, м2/с.

 

Все физические свойства жидкости и пара принимаются по температуре насыщения жидкости tн.