Теплоотдача при изменении агрегатного состояния вещества

Теплоотдача при кипении. В процессе кипения жидкость обычно сохраняет по­стоянную температуру, равную темпера­туре насыщения t_н, Поверхность, к кото­рой подводится тепловой поток, перегре­та сверх t_н на Δt. При малых значениях Δt теплота переносится в основном путем естественной конвекции, коэффициенты теплоотдачи можно рассчитать по фор­муле

Nu_ж = B(Gr_ж Pr_ж)ⁿ (Pr_ж/Pr_c)^0.25

При увеличении перегрева поверхности на ней образуется все боль­шее число паровых пузырей, которые при отрыве и подъеме интенсивно перемеши­вают жидкость. Вначале это приводит к резкому увеличению коэффициента теплоотдачи (рис. 10.3) (пузырьковый режим кипения), но затем парообразова­ние у поверхности становится столь ин­тенсивным, что жидкость отделяется от греющей поверхности почти сплошной прослойкой (пленкой) пара. Наступает пленочный режим кипения. Естественно, что пленка пара неустойчива и непре­рывно разрушается, но тут же восста­навливается за счет новых порций обра­зующегося пара. Пар, как и любое газо­образное вещество, плохо проводит теп­лоту, и даже тонкая пленка, имея большое термическое сопротивление, ухудшает теплообмен — наступает кри­зис теплообмена при кипении. В большинстве технических устройств (паровых котлах, ядерных ре­акторах, электронагревателях) старают­ся не приближаться к критической плот­ности теплового потока q_кр. При р = = 0,1 МПа для воды (q_кр = (1,1-1,6) • 10⁶ Вт/м². С увеличением давле­ния до р≈7 МПа значение q _кр воз­растает до 4-10⁶ Вт/м², а затем начинает уменьшаться.

Коэффициенты теплоотдачи при ки­пении воды рассчитывают очень редко, так как они настолько велики, что обыч­но без большой погрешности температу­ру теплоотдающей поверхности (t_с можно считать равной t_н).

Рис. 23 Зависимость плотности теплового потока q

и коэффициента теплоотдачи а от перегрева стенки Δt = t_c-t_н

Дата добавления: 2015-05-26