Теплоотдача при кипении жидкости

Влияние на теплоотдачу неконденсирующихся газов

Когда насыщенный пар содержит воздух и газы, коэффициент теплоотдачи значительно уменьшается, т.к. воздух скапливаясь у стенки создает подушку, через которую молекулы пара движутся путем диффузии.

Точных методов расчета теплоотдачи от паро-газовых смесей пока нет и поэтому следует пользоваться справочными данными.

Характер кипения и его интенсивность зависят от разности температур поверхности стенки, отдающей тепло и tкип. жидкости, т.е. от ∆t = tст. - tкип. ∆t тем больше, чем больше q – удельная тепловая нагрузка поверхности нагрева – или плотность теплового потока:

(Вт/м²).

При небольших q образование пара на обогреваемой поверхности происходит лишь в отдельных ее точках (на центрах парообразования – бугорки на шероховатой поверхности, загрязнения и т.п.).

С возрастанием ∆t или повышением давления число центров парообразования увеличивается, и кипение становится более интенсивным.

Если кипение происходит в большом объеме при малых ∆t, а значит небольших q (при атм.давлении ∆t 5^о, q 5³ ккал/м²час), то процесс определяется в основном естественной конвекцией и α можно приближенно определить по формулам для естественной конвекции.

С возрастанием q интенсивно образующиеся пузырьки пара способствуют увеличению скорости движения жидкости, α при этом увеличивается. Режим кипения в данном случае называется пузырьковым.

При дальнейшем увеличении ∆t или q образующиеся пузырьки сливаются между собой и на поверхности теплообмена образуется сплошная пленка пара. α резко уменьшается. Этот режим называется пленочным.

Характер изменения α и q от ∆t иллюстрируется на рисунке. Видно, что α сильно возрастает с увеличением ∆t при пузырьковом режиме кипения, достигает max в критической точке и резко уменьшается при переходе к пленочному режиму и не зависит от ∆t в пленочном режиме.

q изменяется аналогично. В области пленочного режима q пропорциональна ∆t.

Оптимальным является режим приближающийся к критическому. Для воды – при атммосферном давлении.

qкр. ~ 10⁶ Вт/м²; αкр. ~ 10⁴ Вт/м²*К.

Коэффициент теплоотдачи α для воды для пленочного режима, естественной конвекции и давлениях от 0,2 до 100 атм. определяется по формулам:

α = Aq^0,7.

А – зависит от физических cвойств жидкости. Для других жидкостей, особенно растворов, определение α сложнее. Следует пользоваться справочными данными.

С увеличением P α снижается.

Дата добавления: 2014-01-07