Увеличение - плотность - тепловой поток
Cтраница 4
 |
Зависимость а и ч от температурного напораД t при кипении воды при атмосферном давлении. Д - область свободной конвекции. [46] |
Наблюдение за процессом кипения показывает, что на поверхности теплообмена ( если ее температура tc выше температуры насыщения / н) возникают пузырьки пара. Зарождаются они только в отдельных местах обогреваемой поверхности, называемых центрами парообразования. Центрами образования пузырьков пара являются неровности самой стенки и выделяющиеся из жидкости пузырьки газа. При достижении определенных размеров пузырьки пара отрываются от поверхности и всплывают наверх, а на их месте возникают новые пузырьки. Образование и движение пузырьков вызывают интенсивное перемешивание жидкости, вследствие чего резко возрастает интенсивность теплоотдачи от поверхности к жидкости. Такой режим называется п у з ы р ь-ковым кипением. Увеличение плотности теплового потока, подводимого поверхности, ведет к увеличению центров парообразования. [47]
Если в момент кризиса не снизить плотность теплового потока, то это может привести к разрушению теплоотда-ющей поверхности вследствие чрезмерного повышения ее температуры. Поэтому при проектировании парогенерирующих устройств нужно стремиться к тому, чтобы парогенерирующие поверхности работали в режиме пузырькового кипения. Выход на пленочный режим кипения может привести к аварийной остановке аппарата. На рис. 6.2 представлена зависимость коэффициента теплоотдачи а от плотности теплового потока q при кипении воды в большом объеме под атмосферным давлением. Участок АВ этой кривой соответствует конвективному теплообмену в однофазной среде в условиях естественной конвекции. Участок CD характеризует область развитого пузырькового кипения, при котором на теплоотда-ющей поверхности наблюдается уже весьма большое число действующих центров парообразования. Между областями естественной конвекции в однофазной среде и развитого пузырькового кипения имеется переходная зона, в которой паровую фазу генерируют отдельные центры. С увеличением плотности теплового потока число действующих центров парообразования быстро растет и это способствует интенсификации процесса теплообмена. [48]
По мере увеличения температуры стенки, а следовательно, и ее тепловой нагрузки, перегрев жидкости в пристенном слое увеличивается, в связи с чем равновесный размер пузырьков становится меньше. Таким образом, плотность распределеления одновременно сидящих на стенке пузырей увеличивается, как и густота заполнения жидкостного объема свободно движущимися пузырями. Это приводит к росту суммарной поверхности раздела двух фаз, а следовательно, к интенсификации парообразования. Мощным фактором, действующим в том же направлении, является многоочаговое возмущение пограничного слоя жидкости пузырями. При росте пузыря окружающая его жидкость оттесняется, после же отрыва пузыря менее нагретая жидкость устремляется к месту, где перед тем находился пузырь. Возникают пульсационные движения, которые в районе каждого центра парообразования периодически турбулизируют пристенный слой. Пока температурный напор мал, немногочисленные возмущения от отрывающихся пузырей не оказывают существенного влияния на осредненную во времени интенсивность теплоотдачи, и поэтому коэффициент теплоотдачи к кипящей жидкости может быть определен так, как будто никакого кипения и не происходит. По мере увеличения плотности теплового потока положение решительно изменяется: интенсивность теплоотдачи начинает превышать уровень, отвечающий некипящей жидкости. Перемешивание жидкости вблизи поверхности нагрева из-за кипения столь энергично при больших тепловых нагрузках, что коэффициент теплоотдачи может оказаться почти независящим от того, развивается ли кипение в большом объеме или же при наличии вынужденного течения жидкости вдоль стенки. [49]
Страницы: 1 2 3 4