Критические тепловые потоки

При кипении жидкости в межтрубном пространстве аппаратов значение критического теплового потока может отличаться от вычисленного для одиночной трубы. На основе обработки данных, полученных на промышленных аппаратах, максимальный или критический тепловой поток для горизонтальных трубных пучков определяется выражением [c.234]

Точка кризиса кипения, или значение второй крити-ческой разности температур, представляет большой практический интерес в том случае, когда задан тепловой поток д=аАТ. Как только тепловой поток превышает второе критическое значение, температура поверхности быстро увеличивается на сотни градусов, что может привести к ее разрушению. Для расчета критического теплового потока при кипении в большом объеме используются эмпирические корреляционные соотношения, содержащие зависимость от основных физических свойств. В горизонтальных трубах, из-за того что внутренняя поверхность смочена не [c.97]

В химической и смежной с ней отраслях промышленности жидкие смеси, концентрирование которых осуществляется выпариванием, отличаются большим разнообразием как физических параметров (вязкость, плотность, температура кипения, величина критического теплового потока и др.), так и других характеристик (кристаллизующиеся, пенящиеся, нетермостойкие растворы и др.). Свойства смесей определяют основные требования к условиям проведения процесса (вакуум-выпаривание, прямо- и противоточные, одно- и многостадийные многокорпусные выпарные установки), а также к конструкциям выпарных аппаратов. [c.86]

Поскольку такие режимы не характерны для теплообменников, используемых в химической промышленности, в данном разделе методы расчета критических тепловых потоков при движении среды в каналах не рассматриваются. [c.254]

Рис. 13. Влияние недогрева иа в.ходе на критический тепловой поток

Несмотря на довольно плохие корреляции для скоростей осаждения и уноса, при использовании моделей кольцевого течения получены сравнительно хорошие результаты расчетов. Может быть, наиболее важным в их применении является расчет критического теплового потока (см. 2.7,3), но модель также достаточно хороша в сравнении с эмпирическими корреляциями, когда ее применяют к расчету напрял<ений трения на поверхности раздела фаз (градиент давления). Некоторые сравнения, представленные в [43], приведены на рис. 24. Хотя разброс все еще велик, он все намного меньше, чем для эмпирических корреляций, о чем свидетельствует сравнение рис. 24 с рис. 14. [c.198]

Критический тепловой поток (точка О) обозначает верхнюю границу пузырькового кипения, где вследствие взаимодействия потоков жидкости и пара ограничивается подача жидкости к поверхности нагрева. [c.369]

Влияние давления в системе. Во всех случаях увеличение давления сдвигает кривую плотности теплового потока д от перегрева стенкн влево (рис. 7). При очень малых значениях приведенного давления (р,-< <0,0001) область пузырькового кипения может быть ограничена. Пузырьковое кипение не возникает до тех пор, пока не достигаются относительно большие перегревы стенки, соответствующие умеренным тепловым потокам. В то же время критический тепловой поток снижается с уменьшением давления системы. При некотором очень низком давлении начало парообразования приводит к возникновению кризиса и область пузырькового кипения исчезает (рис. 8). [c.373]

Влияние смачиваемости поверхности. Область пузырькового кипения можно значительно сократить в случае, если жидкость не смачивает новерхность нагрева, В частности, критический тепловой поток заметно снижается при больших краевых углах (см. рис. 12). [c.374]

Л ,— площадь поверхности нагреваемой пластины. В пределе только одна паровая струя может разместиться на пластине и критический тепловой поток быстро увеличивается при дальнейшем уменьшении ширины нагревателя. [c.375]

При <0,15 не следует пользоваться табл. 6. Для очень малых нагревателен силы поверхностного натяжения намного больше инерционных и гидродинамическая теория для критического теплового потока при кипении в большом объеме неверна. В действительности при очень низких <0,01 отсутствуют пузырьковое кипение и максимум и минимум на кривой кипения. Тогда кривая кипения имеет участок свободной конвекции, переходящий непосредственно в область пленочного кипения (рис. 8). [c.375]

Недогрев. В случае недогрева жидкости относительно температуры насыщения критический тепловой поток увеличивается [c.376]

Обычно отмечают пять основных переменных, которые влияют на критический тепловой поток расход, температура па входе, давление системы, внутренний диаметр трубы и длина трубы [c.387]

Следует кратко рассмотреть, как критический тепловой поток зависит от некоторых независимых переменных. При меры таких зависимостей представлены на рис. 13—19 Из этих примеров можно сделать следующие заключения 1. Когда рассматривается влияние отдельного пара метра на критический тепловой поток, важно знать, какая [c.387]

При постоянных давлении, диаметре и длине трубы критический тепловой поток увеличивается линейно с недогревом на входе при фиксированной массовой скорости и растет с массовой скоростью при заданном недогреве на входе (рис. 13). [c.388]

При фиксированных давлении, диаметре трубы и массовой скорости критический тепловой поток понижается с увеличением длины трубы для постоянного недогрева на входе (рис. 15). Линейная зависимость критического теплового потока от недогрева на входе нарушается при низких значениях гЮ. [c.388]

При заданных давлении, диаметре трубы и массовой скорости влияние длины трубы на критический тепловой поток при постоянном паросодержании на выходе незначительно (рис. 16). [c.388]

Для фиксированных давления, длины трубы и массовой скорости с увеличением диаметра трубы критический тепловой поток растет при заданном недогреве на входе (рис. 17). [c.388]

Пределы изменения критического теплового потока. [c.389]

Кризис не возникает, если температура поверхности нагрева ниже температуры насыщения. Таким образом, минимально возможный критический тепловой поток [c.389]

Кризис должен возникать в случае, когда (или перед тем как) вся жидкость, поступившая в канал, испарится [л (г)=1 . Следовательно, максимально возможный критический тепловой поток [c.389]

Таблица 4. Стандартные данные для критического теплового потока при подъемном течении воды в трубе с внутренним диаметром 8 мм с однородным тепловым потоком, МВт/м [28]

При постоянном подводе теплоты температура стенки в сухой области значительно выше, чем в области ниже точки высыхания. Прн дальнейшем повышении теплового потока точка высыхания распространяется (перемещается) вниз по потоку (линия 11). В большинстве экспериментов но изучению кризиса теплоотдачи опыт прерывался, как только появлялось первое отклонение температуры на конце канала. Если тепловой ноток достаточно высок, повышение температуры при кризисе теплоотдачи может привести к расплавлению стенок канала, воз.можное местоположение этой кривой показано линией VI/ на рис. 10. Ситуация, показанная в позициях Я—С/, физически невозможна вследствие расплавления стенок трубы, и, чтобы измерить критический тепловой поток при таких тепловых нагрузках и условиях на входе, необходимо использовать более короткие трубы. Отметим, что линия 22 пересекает линии постоянного термодинамического паросо-держания, и режим течения, в котором происходит кризис теплоотдачи, изменяется от кольцевого до области кипения с недогревом. В этой области механизм кризиса кипения [c.187]

С. Критический тепловой поток. Кривую, показанную на рис. 1, можно получить полностью в условиях, когда задается температура поверхности нагрева. Однако во многих практических случаях плотность теплового потока является независимой регулируемой переменной. При этом области свободной конвекции АВ и пузырькового кипения В С кривой кипения в основном сохраняются без изменения. Если плотность теплового потока станет выше, чем в точке О, то температура поверхности резко повысится по сравнению со значением в точкеД до следующей стабильной точки в области пленочного кипения (около 1150°С). Во многих практических случаях этого скачка температуры достаточно, чтобы вызвать повреждение поверхности нагрева. Термин пережог часто используется для этого явления. [c.374]

Рис. 10. Влияние геометрии иагрепятеля на критический тепловой поток [21]

Таблица 6. Модификации гидродинамической теории критического теплового потока при кипении в большом а<1ъеме для учета геометрии поверхиости нагрева

О. Переходное кипение. В этой малоисследованно обласги кривой кипения >кндкость периодически контактирует с поверхностью нагрева, в результате образования большого количества пара она оттесняется от поверхности и возникает неустойчивая паровая пленка или слой. Паровая пленка в свою очередь разрушается, позволяя жидкости контактировать с поверхностью снова. Эта область достигается только при задании температуры новерхностн. Из рис. I видно, что для воды при атмосферном давлении соответствующий диапазон температур составляет 140— 250 С. В [33] обнаруже1К) существование гистерезиса и области переходного кипения вблизи точки критическою теплового потока. Максимальный тепловой поток, достигаемый в точке О, ко1 да температура поверхности снижается нз области переходного кипения, меньше максимального (критического) теплового потока, получаемого прн повы[пении температуры поверхности н области пузырькового кипения. Вследствие периодического характера процесса плотность теплового потока и температура испытывают большие колебания во аремеии и на поверхно- [c.377]

Механизм переноса теплоты в условиях, когда критический тепловой поток (соответствующий DNВ или высыханию пленки) превышен, зависит от того, что являлос1> начальным условием — процесс кипения (образование пузырей в области с недогревом или в области малого массового паросодержання) или процесс испарения (испарение на границе раздела жидкая пленка — паровое ядро на участке с высоким массовым паросодержанием). В последнем случае возникает область с недостатком жидкости, в первом — результирующим механизмом является пленочное кипение (рис. 3 и 4). [c.380]

НОЙ С недостатком жидкости — двумя относительно мало-эффективными формами переноса теплоты. На рис. 3 и 4 зона с пленочным кипением разделена произвольно ка две области пленочное кипение с недогревом и пленочное кипение насыщенной жидкости. Пленочное кипение в условиях вынужденного движения в основном подобно наблюдаемому при кипении в большом объеме. Поверхность нагрена покрывается паровой пленкой, через которую должна передаваться теплота. Коэффициент теплоотдачи на порядок ниже, чем в области перед критическим тепловым потоком, в основном из-за низкой теплопроводности пара, прилегающего к поверхности. [c.381]

Множество аксперимептальпых исследовании условия критического теплового потока относится к испаряющейся воде. Результаты исследований других жидкостей описаиы ниже. [c.387]

Терминология. Существуют значительные расхождения в терминологии для кризиса. Наиболее известным названием является пережог, но это означает разрушение поверхиости нагрена. Названия переход от пузырькового кипения к пленочному , и высыхание пленкн одинаково неудовлетворительны для общего описания явления, хотя они правильно отражают отдельные механизмы. Поэтому термин кризис выбран для обозначения состояния системы, в котором происходит характерное снижение коэффициента теплоотдачи, и термин критический тепловой поток СНГ)) — для локального теплового гютока, при котором это состояние впервые возникает. Главная трудность в использовании выбранной терминологии состоит в том, что она основывается на подходе к кризису при увеличении теплового потока, тогда как в действительности к кризису в данной системе можно приблизиться также путем изменения одного из независимых параметров давления, температуры (или массового паросодержання) на входе, массовой скорости. [c.387]

Критический тепловой поток в однородно обогреваемых вертикальных трубах. Проведенное ниже рассмотрение ограничено случаем стабильного недогретого потока воды, испаряющейся и вертикальных однородно обогреваемых трубах. Обычно для однородно обогреваемых каналов возникновение кризиса СНГ наблюдается сначала на выходе из них. При неоднородном по оси распределении теплового потока пере1 рев может произойти на выходе или выше но потоку. [c.387]

Иис. И. Влияние пиросодержания н I выходе иа критический тепловой поток [c.387]

Рис. 17. Влияние диаметра трубы на критический тепловой поток при заданных условиях иа нходе

При постоянных давлении, диаметре и длине трубы критический тепловой поток уменьшается линейно с увеличением выходного массового паросодержання х(г) при фиксированной массовой скорости (рис. 14). В области недогрева [отрицательные значения x(z) критический тепловой поток растет с увеличением массовой скорости при [c.388]

Рис. 16. Влияние ДЛИНЫ трубы на критический тепловой поток при заданных услови. ЯХ на выходе

Рис. 18. Влияиие диаметра трубы ил критический тепловой поток при заданных условинх иа выходе

При фиксированных давлении, длине трубы и массовой скорости критический тепловой поток понижается с увеличением диаметра трубы для постоянного паросодер-жания на выходе (рис. 18). [c.389]

При постоянных диаметре и длине трубы и массовой скорости критический тепловой поток быстро уменьшается с увеличением давления в случае фиксированного выходного массового паросодержання х(2)=0 (рис, 19). При массовых скоростях ниже 2700 кг/(м - -с) значение критического теплового потока для х(2) = 0 растет при давлениях, меньших 10 МПа, и уменьшается при больших давлениях. Для больших массовых скоростей верно обратное. При постоянном недогреве на входе критический тепловой поток проходит через максимум для низких давлений и затем падает с ростом давления. В диапазоне давлений 10—20 МПа может существовать второй максимум, который возникает вследствие увеличения недогрева и массовой скорости и снижения отношения г/О. При постоянной температуре воды на входе Тц недогрев на входе растет с увеличением давления и влияние давления в системе на критический тепловой поток ослабляется во всем диапазоне значений давления. [c.389]

Критический тепловой поток не зависит от длины трубы для данного выходного паросодержання. Это обстоятельство можно использовать для упрощения уравнения [c.389]

Экспериментальные результаты. Эксперименты по определению критического теплового потока для воды в вертикальных однородно обогреваемых круглых трубах проведены в течение последних 20 или более лет во мног их странах. Перечень этих данных приведен в [27]. Представлены 4389 экспериментальных точек, охватывающих широкий диапазон независимых переменных. В этом обширном перечне нет экспериментальпых данных, полученных в Советском Союзе. Однако между данными советских исследований и результатами, указанными в перечне, имеется, вообще говоря,. хорошее согласование. Кроме того. Академия наук СССР [28] выпустила стандартные таблицы зависимости критического теплового потока от локального па-росодержания для различных давлений и массовых скоростей при диаметре трубы 8 мм. Эти данные приведены в табл. 4 и верны для гЮ 20. Для труб другого диаметра критический тепловой поток определяется приближенной зависимостью [c.389]

Эмпирические корреляции экспериментальных данных для воды. Практическое значение явления кризиса привело к разработке множества корреляций. Одна из них — хорошо известная эмпирическая зависимость Томсона и Макбета [27], основанная на гипотезе локальных условий, согласно которой критический тепловой поток зависит только от локального массового паросодержання в точке перегрева [как предполагается уравнением (40)]. Позже в [c.389]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология