ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Общие сведения о кипении при вынужденной конвекции в трубах из "Тепломассообмен Изд3" При пузырьковом режиме кипения в большом объеме и трубах термическое сопротивление переносу теплоты мало, а коэффициенты теплоотдачи достигают высоких значений. Поэтому способ отвода теплоты при кипении жидкости, движущейся в трубе, применяется в технических устройствах с большими тепловыми нагрузками на поверхности нагрева (например, в атомных реакторах). Процесс генерации пара на тепловых электрических станциях осуществляется за счет кипения воды, которая движется по трубам, расположенным в топке парового котла. [c.348] Однако следует иметь в виду, что так же, как и в случае большого объема, при кипении в трубах наблюдаются кризисы теплоотдачи, приводящие к резкому снижению а. Интенсивность теплоотдачи и возникновение кризисов кипения связаны со структурой двухфазного потока и его скоростью. Двухфазные потоки характеризуются параметрами, определения которых приводятся ниже. [c.348] Параметры двухфазного потока. Параметры двухфазного потока подразделяются на расходные и истинные. [c.348] Разность UJ, - называется относительной скоростью фаз. [c.349] Если пар распределен в жидкости в виде небольших по сравнению с радиусом трубы пузырьков (рис. 13.9, а), то режим течения называется пузырьковым. Он характерен для начальной стадии парообразования в трубе. Когда расход пара увеличивается, то пузырьки сливаются друг с другом с образованием больших пузырей. При этом режим течения может быть либо снарядным, либо эмульсионным. [c.350] Такая форма течения смеси, при которой пар движется в форме крупных пузырей, напоминающих форму снаряда, называется снарядным (рис. 13.9, б). Если пар распределен в потоке в виде небольших объемов, разделенных жидкостью, то режим называется эмульсионным (рис. 13.9, в). [c.350] Дисперсно-кольцевой режим течения соответствует такой форме движения смеси, при которой пар образует ядро потока, а жидкая фаза движется в виде пленки по поверхности трубы, а также в виде капель в паре (рис. 13.9, г). [c.350] Кольцевой режим течения (рис. 13.9, д) представляет собой предельный случай дисперсно-кольцевого режима. От последнего он отличается тем, что в ядре потока капли жидкости отсутствуют. Второй предельный случай — дисперсный режим течения по стенке движется пар, а жидкость движется в виде мелких капель (рис. 13.9, е). [c.350] В горизонтальных или наклонных трубах при низких скоростях и больших значениях х наблюдается расслоенный режим течения, когда в верхней части поперечного сечения трубы движется преимущественно пар, а в нижней — жидкость. Однако при больших скоростях в этом случае отмечаются те же режимы, что и для вертикальной трубы, но с нарушением симметрии (паровая фаза стремится занять верхнюю часть трубы). [c.351] Расслоенный режим движения опасен для обогреваемой трубы. Вследствие резкого изменения а по периметру трубы и соответствующего изменения Г(, в ее стенке возникают температурные напряжения. Так как граница раздела фаз периодически изменяется со временем, температурные напряжения будут переменными. Они приводят к медленному разрушению стенки и последующему ее разрыву по продольному сечению. [c.351] Развитие процесса кипения по длине обогреваемой трубы. Пусть в равномерно обогреваемую трубу поступает жидкость, температура которой меньше температуры насыщения Т, (рис. 13.10). В случае длинной трубы можно выделить пять характерных участков. [c.351] Первый участок соответствует течению однофазной жидкости. Закономерности теплообмена здесь описываются зависимостями, приведенными выше (см. гл. 9 и 10). [c.351] Второй участок характеризуется тем, что в пристенной зоне потока температура жидкости больше температуры насыщения, а в ядре — меньше. Это зона кипения недогретой жидкости (кипение с недогревом или поверхностное кипение). В этом случае парообразование происходит не во всем объеме жидкости, а только вблизи поверхности. Пузырьки пара, образующиеся на стенке, попадая в ядро потока, где температура меньше конденсируются. [c.352] Третий участок — это участок кипения насыщенной жидкости. В этой зоне трубы генерируется основное количество пара, причем расход его увеличивается по мере продвижения от начала зоны к концу. Расход жидкости при этом соответственно уменьшается. В зависимости от массовой скорости, давления и паросодержания здесь реализуется пузырьковый, снарядный или эмульсионный режим течения. Третья зона ограничена критическим сечением, в котором наблюдается смена режима кипения контакт жидкости со стенкой нарушается, в результате чего резко повышается ее температура. [c.352] Четвертая зона — закризисная. Парообразование в этом случае происходит при повышенной температуре стенки Т . [c.352] Пятая зона — это зона перегретого пара. Здесь, как и в первой зоне, закономерности теплоотдачи соответствуют однофазной жидкости. [c.352] Вернуться к основной статье