Тепловіддача під час кипіння рідини

Кипінням називається процес утворення пари всередині об’єму рідини. Окрім перегріву рідини кипінню рідини сприяє утворення пухирців в окремих точках поверхні, так званихцентрах пароутворення. Ці центри виникають унаслідок наявну мікрорельєфу поверхні, абсорбованого на поверхні газу, присутніми в окремих точках різних неоднорідностей, наприклад, піщинок.

Розрізняють два основних режими кипіння – бульбашковий і плівковий.

Бульбашковим кипінням називають таке кипіння, при якому і, утворюється у вигляді пухирців, що зароджуються і ростуть. Якщо температура рідини значно перевищує температуру насичення при даному тиску, то парові пухирці виникають в об'ємі рідини. Якщо температура поверхні нагрівання більше температури насичу рідини, то будуть виникати парові пухирці на поверхні нагрівання.

Плівковим кипінням називається кипіння, при якому на поверхні нагрівання утворюється суцільна плівка пари, що періодично проривається в об'єм рідини. Шар малотеплопровідної пари, що покриває поверхню, помітно зменшує інтенсивність теплообміну, тому перехід від бульбашкового кипіння до плівкового при постійній густині теплового потоку може супроводжуватися різким зростанням температури поверхні нагрівання (має місце криза теплообміну).

При збільшенні температурного напору Δt тепловий потік росте і при деякому значенні Δt він досягає максимального, так званого першого критичного значення. Ця ділянка з ростом Δt поділяється на області конвективного теплообміну і бульбашкового кипіння. Якщо відбувається підвищення температури, тепловий потік зменшується - настає перехідний режим кипіння. При великих значеннях Δt уся поверхня нагрівання покривається суцільною плівкою пари, що відтискує рідину від поверхні - настає плівковий режим кипіння.

В умовах, коли потік тепла, підведеного до поверхні нагрівання, залишається незмінним, перехід від бульбашкового кипіння і зворотно носить кризовий характер. Відведення тепла в режимі бульбашкового кипіння є ефективним методом охолодження поверхні нагрівання.

Основні висновки:

1. Конвективним теплообміном, або тепловіддачею дотиканням, нази­вається теплообмін між поверхнею і теплоносієм (рідиною або газом), що омивав цю поверхню.

2. Коефіцієнт тепловіддачі α чисельно дорівнює густині теплового потоку, який встановлюється між теплоносієм і стінкою при різниці температур рідини і стінки в 1° С. На величину коефіцієнта тепловіддачі α впливають такі фактори:

- вид рідини чи газу та їх фізичні властивості (в'язкість, густина, теплопровідність, теплоємність тощо);

- швидкість руху рідини чи газу (зі збільшенням швидкості а зростає);

- характер руху рідини чи газу (струминний — ламінарний чи вихровий — турбулентний);

- форма й шорсткість поверхні стінки.

3. Коефіцієнта теплопровідності залежить тільки від матеріалу стінки (шару), коефіцієнт тепловіддачі не є фізичним параметром рідини чи газу.

4. Процес передачі тепла від одного тіла (більш нагрітого) до другого (менш нагрітого) через випромінювання називається променистим теплообміном. Дійсні тіла, що застосовуються на практиці, не є абсолютно чорними і випромінюють менше теплової енергії при тій самій температурі. Такі тіла називають сірими, а їх випромінювання — « сірим випромінюванням». Міра чорноти сірого тіла чисельно дорівнює величині його коефіцієнта поглинання. Застосування екранів у два рази зменщує кількість тепла, яке передається випромінюванням між поверхнями двох паралельних стінок.

5. Конденсація насиченої або перегрітої пари відбувається, якщо її температура нижче температури насичення при певному тиску. Розрізняють плівкову і краплинну конденсацію. При плівчастій конденсації конденсат осідає на поверхні тіла (трубки) у вигляді суцільної плівки, що рухається відносно поверхні. Чим товща плівка конденсату, тим більший опір вона чинить теплу, яке переходить від пари до стінки. Якщо стінка або труба вкрита плівкою конденсату й рух рідинної плівки є струминним (ламінарним), тепло через плівку передається теплопровідністю.

6. Кипінням називається процес утворення пари всередині об’єму рідини. Розрізняють два основних режими кипіння – бульбашковий і плівковий. Бульбашковим кипінням називають таке кипіння, при якому і, утворюється у вигляді пухирців, що зароджуються і ростуть. Плівковим кипінням називається кипіння, при якому на поверхні нагрівання утворюється суцільна плівка пари, що періодично проривається в об'єм рідини.

Контрольні питання:

1. Дати визначення поняттю «конвективний теплообмін». Пояснити особливості процесу.

2. Пояснити різницю між коефіцієнтом тепловіддачі, коефіцієнтом теплопередачі та коефіцієнтом теплопровідності.. Від чого залежать їх значення.

3. Пояснити особливості променистого теплообміну, поняття «сіре випромінювання».

4. Пояснити різницю та особливості плівчастої та краплинної конденсації.

5. Дати визначення: бульбашкове кипіння, плівчасте кипіння.

Домашнє завдання:

1. Повторення матеріалу теми за конспектом.

Прочитати:

[1] c.201-212; c. 215-223; [3] c. 163-164.

Тема №14

Поиск по сайту: