Тепловой пограничный слой при кипени

Кипение с недогревом. По мере движения жидкости по первой части обогреваемой трубы ее температура повышается затем жидкость достигает участка, на котором температура стенки заметно превышает точку кипения, хотя сама жидкость еще не нагрета до точки кипения. В этой области на нагретой поверхности начинают появляться пузыри они растут, смываются и затем, отдав свое тепло окружающей жидкости, сжимаются и исчезают. Если пограничный слой толст, пузыри после отделения от стенки растут, проходя через слой перегретой жидкости в пограничном слое, а затем, попадая в поток более холодной жидкости, сжимаются и исчезают. На рис. 5.3, а приведена фотография такого режима. Фотографии на рис. 5.3 представляют собой кадры киносъемки при скорости около 7000 кадров в секунду потока кипящего фреона в трубе из пирекса. Нагрев теплоносителя осуществлялся потоком нагретого до высокой температуры воздуха, продуваемого через кольцевой канал, образованный концентрически расположенной по отношению к трубе из пирекса кварцевой трубой. Изучение кадров высокоскоростной киносъемки такого рода позволяет установить, что обычно пузыри зарождаются, отрываются от поверхности, разрушаются и исчезают очень быстро — весь цикл длится всего около 0,001 сек. [c.88]

При нагреве до температуры кипения пограничный слой жидкости у стенки нарушается — на мельчайших неровностях стенки, передающей тепло, образуются пузырьки пара. Размер, форма и число пузырьков зависят от количества подводимого тепла, шероховатости и чистоты поверхности нагрева, а также от способности жидкости смачивать эту поверхность. [c.291]

Достигнув определенного размера, пузырьки поднимаются к поверхности кипящей жидкости. Во время подъема их объем увеличивается вследствие испарения жидкости внутрь пузырьков. Таким образом, процесс переноса тепла при кипении складывается из отдачи тепла жидкости стенкой и передачи тепла внутренней поверхности пузырька в виде теплоты испарения. При этом необходимо преодолеть термическое сопротивление тонкого пограничного слоя жидкости на границе пузырек — жидкость, т. е. иметь температуру выше температуры [c.291]

В зоне развитого кипения перенос тепла от жидкости к стенке также происходит по механизму конвективного переноса, однако определяющую роль играет турбулизация пограничного слоя, вызываемая образованием, ростом и отрывом от стенки паровых пузырьков. Форма и размеры последних определяются действием сил поверхностного натяжения на границе твердой, жидкой и паровой фаз, а также сил динамического давления потока на пузырек. [c.212]

Температуру внутри трубки измерить трудно, поэтому в случае однорядного расположения катализатора приходится удовлетвориться измерением температуры в конце слоя. Для этого термопару можно ввести снизу. Карман термопары может также служить как опора слоя катализатора. Температуру в рубашке, окружающей трубку с катализатором, можно поддерживать постоянной, регулируя давление инертного газа вверху обратного холодильника. Нисходящая труба (правая на рис. 2) заполнена жидкостью, а в рубашке реактора жидкость перемешивается поднимающимися пузырьками п ара. Пар частично образуется в исиарителе, но основное его количество получается при испарении жидкости, поглощающей тепло экзотермической реакции в рубашке. Смесь жидкости и пара поднимается вверх под действием разности пшотностей, обеспечивая циркуляцию. Перенос тепла в рубашке происходит в режиме кипения и поэтому очень интенсивен, а лимитирует его коэффициент теплопередачи пограничного слоя у внутренней поверхности трубки с катализатором. Скорость циркуляции в термосифоне может быть в 10—15 раз выше скорости испарения заполняющей его жидкости. Это исключает значительную разницу температур и поддерживает температуру рубашки постоянной. В данном случае допущение о постоянной температуре стенки трубки с ка-тал 1затором достаточно обоснованно. При включении нагревания термосифона температура его нижней части может быть на 20—30°С выше, и о начале циркуляции можно судить по исчезновению разности температур между низом и верхом рубашки. [c.68]

Чем выше тепловой поток от 1Юверхности нагрева к жидкости, чем больше температура поверхности нагрева превышает точку кипения жидкости, тем больше перегрев в пограничном слое и тем больше скорость роста пузырей. Выполнено множество измерений этой разности температур на многих типах поверхностей в различных жидкостях при различных условиях. Характерные результаты серии испытаний для кипения вблизи нагреваемой проволоки, помещенной в открытый объем жидкости, показаны на рис. 5.1 П). Тепловые потоки в пределах 300 000 БТЕ/(0 т -ч) [813 000 ккал м -ч) обычно достигались при небольших разностях температур при кипении воды в большом объеме. Часто, стремясь получить еще больший тепловой поток, поверхность нагревают до слишком высокой температуры. Тогда скорость образования пузырей становится настолько высокой, что возникает состояние, при котором над поверхностью образуется паровая пленка, отделяющая поверхность от жидкости. Теперь тепло передается либо путем теплопроводности и излучения через паровую пленку, либо в результате прерывистых контактов жидкости [c.85]

На сопротивление кипящего слоя, интенсивность кипения и равномерность распределения частиц по сечению, камеры, в которой образуется кипящий слой, большое влияние оказывают неизотермичность процесса и наличие массообмена потока газа или жидкости с поверхностью частиц. Неизотермичность потока и массообмен в кипящем слое влияют на вязкость потока, степень турбулентности его, толщину пограничного слоя, вызывают возйкновение реактивных сил и приводят к изменению коро-сЛ тока в объеме кипящего слоя. Исследованием гидродина-м4 ш кипящего слоя при наличии в нем процессов тепло- и м шобмена занимались И. М. Федоров [2], Н. А. Шахова [3], Письмен [4], Н. И. Сыромятников 8—10], В. Брэтц [И], Чечеткин [12], И. П. Мухленов, Д. Г. Трабер, Е. С Ру-мй ва [13] и др [c.17]

Как показано а рис. 14-20, в каждое данное мгновение на определенных частях поверхности имеются пузыри, конденсирующиеся затем в потоке недогретой жидкости. От других частей трубы тепло передается прямо к недогретой жидкости путем вынужденной конвекции без изменения фазового состояния. Бла-юдаря возмущениям, возникающим в пограничном слое при росте и отрыве пузырей, тепловые потоки получаются более высокими, чем в процессе без кипения. Дью [33] провел скоростную киносъемку поверхности нагрева на основании изучения полученных снимков, Розенов и Кларк [79] установили, что передача скрытого тепла составляет лишь небольшую часть общей теплоотдачи, и объяснили высокие коэффициенты теплоотдачи возмущениями в пограничном слое, подтвердив, таким образом, ранние выводы Гзнтера и Крайта [40] по нагреванию в сосуде пе- [c.526]

Вторая стадия теплообмена начинается по истечении порядка 2,2 мсек от начала поступления электрического импульса с кратковременного (около 0,05 мсек) взрывного вскипания раствора по всей поверхности проволоки с последующим ростом парового слоя вокруг ее. Из-за высокой скорости нагрева проволоки и пристеночного слоя раствора к моменту вскипания он оказывается перегретым относительно нормальной температуры кипения. Опытом установлено [3,4], что жидкость при импульсном нагреве вскипает при температуре более высокой, чем нормальная температура кипения. Это обстоятельство позволяет считать, что при вскипании перегретого пограничного с проволокой слоя жидкости, он полностью переходит в паровое состояние, и процесс разгонки раствора азотной кислоты на этой стадии теплообмена практически отсутствует. Поскольку плотность жидкой фазы )1амного превышает плотность образующейся паровой фазы, на образование парового слоя достаточно тонкого перегретого слоя жидкости. Под воздействием расширяющегося парового слоя происходит перенос тепла радиально движущейся жидкостью (конвекцией) в близлежащих к границе фазового перехода слоях жидкости. Этого количества тепла совместно с теплом, поступающим через паровой слой от проволоки, достаточно для поддержания в течение некоторого времени устойчивой формы парового слоя и парообразования на его границе с жидкостью. Подвод тепла от проволоки к границе фазового перехода происходит главным образом теплопроводностью паровой фазы. Этого мнения придерживаются и в работе [5]. На скорость движения границы фазового перехода влияет величина удельной теплоты парообразования жидкости, поэтому в концентрированной азотной кислоте паро- [c.76]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология