Теплоотдача при кипении и испарении жидкостей

Теплоотдача лри кипении и испарении жидкостей [c.298]

Коэффициент теплоотдачи к свободно стекающим жидким пленкам при нх кипении зависит от удельной тепловой нагрузки д. При 4000 Вт/м наблюдается поверхностное испарение жидкости перенос тепла от поверхности нагрева к свободной поверхности пленкн происходит за счет теплопроводности и, следовательно, зависит от толщины пленкн б. В этом случае при отекании плеики по вертикальным трубам имеем " [c.301]

Аналитическое решение задачи о теплоотдаче к пленке жидкости, предварительно нагретой до температуры кипения, дано И. В. Доманским и В. Н. Соколовым [19]. Решение системы уравнений (УП.39) и (УП.40) получено при условии, что тепловой поток по толщине пленки постоянен, т. е. все подводимое тепло расходуется на испарение с поверхности. Уравнения (УП.39) и (УП.40) преобразованы путем введения безразмерной скорости безразмерного расстояния по толщине пленки и безразмерной температуры г) = А /А0, где is.t — локальный перепад температур в пленке на расстоянии у от стенки ДЭ — масштаб, температуры, [c.228]

Рис. VII.5. Зависимость коэффициента теплоотдачи от удельной тепловой нагрузки при испарении и кипении чистых жидкостей в пленке при атмосферном давлении и Г— 0,1 кг/(м с)

Влияние плотности орошения на коэффициент теплоотдачи при испарении или кипении пленки жидкости по данным разных авторов показано на рис. VII.7. Опытные данные получены в основном при Re > 250, т. е. при переходном и турбулентном режимах течения пленки. При малых плотностях орошения коэффициент теплоотдачи уменьшается с ростом Г вследствие увеличения толщины пленки жидкости аналогично тому, как это имеет место при конвективном теплообмене. При переходном и турбулентном режимах течения пленки коэффициент теплоотдачи возрастает с увеличением плотности орошения. Это связано с возрастанием турбулизации пленки, способствующей разрушению ламинарного подслоя. [c.233]

Простейшим видом кипения является такой, при котором поверхность нагрева погружена в открытый объем жидкости. При кипении пленка жидкости, непосредственно прилегающая к горячей поверхности, нагрета до температуры, слегка превышающей температуру ее кипения. Зародившийся пузырек быстро растет по мере выделения пара из перегретого слоя жидкости, окружающей пузырь. Когда пузырек достигает критического размера , он отрывается от поверхности и движется через основную массу жидкости. При некоторых условиях температура основной массы жидкости может быть значительно ниже температуры поверхности нагрева, и тогда тепло, затраченное на испарение жидкости при образовании пузырька, поглощается и пузырек разрушается но тем не менее при кипении коэффициент теплоотдачи очень высок. [c.85]

В первой зоне пар образуется при испарении на внешней поверхности пленки (граница раздела жидкость — пар). Здесь теплоотдача определяется гидродинамикой жидкости в пленке, т. е. действует механизм конвективного переноса теплоты. В зоне развитого [кипения паровые пузыри образуются на поверхности нагревателя и уходят через пленку, турбулизируя ее, в паровое пространство. [c.54]

Теплоотдача при испарении стекающей по трубам пленки существенно выше, чем в большом объеме, так как конвективный теплоперенос при вынужденном движении жидкости интенсивнее, чем при свободной конвекции в объеме. Теплообмен при кипении в стекающей пленке также протекает интенсивнее, чем в большом объеме. Причины этого до конца не выяснены. Однако есть основание считать, что интенсификация теплообмена в зоне кипения связана с малой высотой слоя жидкости над поверхностью нагрева, [c.54]

Следует отметить, что при кипении в пленке при малых плотностях орошения, когда главную роль играет турбулизация тонких пленок (б до 0,5 мм) паровыми пузырьками, эффект действия которых здесь больше, чем в большом объеме, значения коэффициента теплоотдачи должны превышать значения коэффициентов теплоотдачи для случая кипения в большом объеме. С увеличением тепловой нагрузки приходится повышать плотность орошения (во избежание оголения поверхности нагрева вследствие интенсивного испарения жидкости и появляющейся неравномерности в ее распределении). В этом случае растут амплитуды волн и, по-видимому, на турбулизацию пленки будут влиять уже не только число центров парообразования, а и гидродинамика течения жидкости. Если рассмотреть условия равновесия парового пузыря с окружающей жидкостью, то очевидно, что на него действуют давление жидкости р и [c.87]

Если в аппарате происходит нагрев реакционной массы с интенсивным кипением и испарением жидкости, то коэффициент теплоотдачи нужно подсчитывать по другому критериальному или эмпирическому уравнению (см. [29]). [c.70]

При небольших тепловых потоках (линия аЬ) собственно кипение либо совсем отсутствует, либо развито слабо в виде единичных центров на отдельных участках поверхности нагрева. В этом случае пар образуется в основном за счет испарения жидкости у горизонтальной поверхности раздела фаз. Теплоотдача здесь характеризуется теми же параметрами, что и для свободного движения жидкости. С увеличением д (или — i m— о) кипение захватывает все большую и большую площадь, интенсивность теплообмена увеличивается и при определенном д — дс наступает режим развитого кипения (линия с1е). [c.29]

Преимущества подобной системы охлаждения а) сравнительно более высокий коэффициент теплоотдачи от стенок при кипении жидкости в корпусе вентиля, что наряду с простотой конструкции рубашки корпуса обеспечивает малую разность между температурами жидкости и. стенки эта разность не будет значительной даже в местах наибольшей плотности теплового потока на днище вблизи катода б) постоянная температура испарения жидкости при поддержании неизменного давления в паровом пространстве системы охлаждения в) высокий коэффициент теплоотдачи при конденсации паров хладоагента в конденсаторе, обеспечивающий малую разность между температурами конденсирующегося агента и воды, а также сравнительно небольшие габариты конденсатора г) естественная циркуляция хладоагента в герметизированной системе. [c.247]

С ростом паросодержания х паровые пузыри сливаются и занимают всю среднюю часть трубы, внутри которой несутся мелкие капельки влаги. При этом жидкость на стенке образует кольцевой слой, вследствие чего режим течения называется дисперсно-кольцевым (участок ОЕ). Далее толщина кольцевого слоя уменьшается по длине трубы, пленка разрушается (точка Е), а капельки влаги, содержащиеся в потоке, в ряде случаев не достигают стенки трубы, так как испаряются в перегретом пограничном слое. Кипение на стенке прекращается, стенка высыхает , теплоотдача ухудшается, и температура стенки растет. После достижения максимума температура стенки снова несколько уменьшается по длине трубы, что связано с интенсификацией теплоотдачи при ускорении потока из-за испарения оставшейся в ядре влаги и увеличения объема протекающей среды. Это зона подсушивания потока и теплоотдачи к влажному пару (участок ЕЕ). После испарения всей влаги (ж = 1, сухой насыщенный пар) температура пара и стенки начинает расти вдоль трубы в соответствии с закономерностями теплоотдачи к перегретому пару (газу). [c.162]

Анализ этих формул показывает, что, по существу, не наблюдается обобщения опытных данных по теплоотдаче при кипении жидкостей, сильно отличающихся по физическим свойствам. Так, нри использовании уравнений подобия, основанных на опытах с водой, для расчета теплоотдачи при кипении сжиженных углеводородных газов и фреонов в ряде случаев необходимо вводить поправочные численные коэффициенты. Представляет интерес сравнить расчеты коэффициента теплоотдачи для пропана и бутана по некоторым формулам с экспериментальными данными но испарению пропана и бутана, полученными автором. Результаты сравнения приведены в табл.IV- . [c.163]

Теплоотдача в пленочных аппаратах. Перенос теплоты от стенки к пленке жидкости происходит в аппаратах для проведения процессов нагревания и охлаждения в пленочных теплообменниках и кипения в пленочных испарителях. Вследствие высокой скорости движения жидкой пленки коэффициенты теплоотдачи в пленочных теплообменниках обычно в 2-3 раза выше, чем в трубчатых, в которых все сечение трубок заполнено жидкостью. Поскольку скорость течения пленки по вертикальной стенке большая, то время пребывания жидкости в таких аппаратах обычно мало. Поэтому часто пленочные аппараты применяют для нагревания, охлаждения или испарения нетермостойких жидкостей, К достоинству пленочных аппаратов относятся также возможность выпаривания пенящихся растворов, низкое гидравлическое сопротивление и т. п. [c.299]

В основу модели испарения положена теория стефановского потока. Основным качественным выводом этой теории является положение о том, что при температурах окружающего воздуха, низких по сравнению с температурой кипения жидкости, процесс испарения лимитируется диффузией, а при высоких — теплоотдачей. Для рассматриваемого нами случая нефтепродуктов, среди которых одним из наиболее легколетучих компонентов является бензин, характерен первый из упомянутых режимов испарения. При этом интенсивность испарения кг/(м с), для ненагретых жидкостей с удовлетворительной точностью может быть описана следующим полуэмпирическим выражением [c.182]

Возможны три способа передачи теплоты от стенки к пленке жидкости 1) перенос теплоты к жидкости при отсутствии теплообмена на внешней поверхности пленки 2) перенос теплоты к жидкости, осложненный тепло- и массообменом на ее свободной поверхности 3) перенос теплоты при парообразовании на обтекаемой твердой поверхности. К первому способу близки процессы нагревания или охлаждения жидкости в пленочных теплообменниках, ко второму — процессы отгонки летучих компонентов путем их испарения, а также процессы абсорбции и десорбции. По третьему способу происходит теплоотдача при кипении жидкости на обогреваемой твердой поверхности. [c.312]

Испарение (кипение) жидкостей. Известны различные механизмы теплообмена при испарении. Особый интерес представляет теплоотдача при так называемом пузырьковом кипении жидкостей. Этот тип теплоотдачи широко используется в промышленности. Высокие скорости теплоотдачи на единицу поверхности [c.207]

Парообразование из пленки жидкости, движущейся вдоль обогреваемой стенки, может происходить путем испарения с наружной поверхности пленки без образования паровых пузырей и при кипении с образованием паровых пузырей на границе жидкости и стенки. Испарение с поверхности пленки не вызывает турбулизации пограничного слоя, примыкающего к обогреваемой поверхности. Как показывают измерения, в этом случае жидкость вблизи стенки перегревается на несколько градусов и в тонком слое (порядка нескольких сотых долей миллиметра) температура понижается до величины, лишь на несколько тысячных или сотых долей градуса превышающей температуру насыщения. Парообразование без кипения происходит при небольших разностях температур стенки и жидкости. С увеличением разности температур начинается образование пузырьков пара на поверхности стенки. Как и при кипении в большом объеме жидкости, пузырьки образуются в особых точках — центрах парообразования. В связи с малой толщиной пленки размер отрывающихся пузырьков меньше, чем при кипении в большом объеме. Образование пузырьков приводит к возмущению пограничного слоя. Кроме того, являясь нестационарным процессом, оно приводит к возникновению пульсаций в пограничном слое. В результате резко интенсифицируется теплоотдача от стенки к жидкости. Как следует из имеющихся опытных данных, коэффициенты теплоотдачи при кипении жидкости в пленке значительно выше, чем при кипении в большом объеме при одинаковой разности температур стенки и жидкости. [c.225]

Рис. VI 1.7. Зависимость коэффициента теплоотдачи от плотности орошения при испарении и кипении стекающей пленки жидкости при атмосферном давлении и = 20 кВт/м по данным разных авторов

Естественно ожидать, что факторы, способствующие теплоотдаче от стенки к жидкости, должны усиливать теплопередачу при кипении. Таким фактором может быть искусственное перемешивание или перемешивание, вызванное движением поднимающихся пузырьков. Движение последних зависит от геометрического расположения греющей поверхности и от того, происходит ли испарение в свободном или ограниченном пространстве. Таким образом, на процесс теплопередачи при испарении влияет геометрическая форма и расположение поверхности теплопередачи. [c.109]

В диапазоне изменения режимных параметров, характерном для работы испарителей холодильных машин, коэффициент теплоотдачи к пленке в 2—5 раз больше, чем при кипении в большом объеме. Интенсификация теплообмена в зоне испарения обусловлена значительной скоростью течения жидкости, турбулизацией потока при ударе его о трубу и волнообразованием на поверхности пленки. [c.127]

При увеличении массовой доли пара в потоке, движущемся в обогреваемом канале, могут быть достигнуты условия, когда пузырьковое кипение будет оказывать все меньщее влияние на коэффициент теплоотдачи по сравнению с влиянием конвекции в двухфазном потоке. При этом меняется механизм парообразования в потоке, а следовательно, и механизм теплопередачи. Если на участке кипения пар образовывался в виде пузырьков, то на участке конвективной теплоотдачи двухфазного потока происходит преимущественное испарение жидкости с имеющейся в потоке границы раздела фаз. Визуальные и кинематографические исследования позволили установить наличие участка, на котором пузырьковое кипение подавляется и может быть подавлено полностью. Этот режим теплоотдачи иногда называют испарением при вынужденной конвекции [105]. Важно подчеркнуть, что теплоотдача на этом участке полностью определяется конвективными токами, формирующимися при движении двухфазного потока. [c.244]

Большое влияние па коэффициент теплоотдачи при кипении жндкости внутри труб оказывает удельный тепловой поток q в ккал м ч п скорость движения жидкости и в кг м ч, от которой зависит соотношение между экономайзерньш и испарительным участками. Для определения коэффициента теплоотдачи от внутренней поверхности труб к кипящему сжиженному газу применяется уравнение, полученное в результате опытного изучения теплоотдачи при испарении в трубах холодильных агентов [34]. [c.76]

Весьма перспективно для химической технологии теплообмен ное устройство, называемое теплопроводом. Оно пред ставляет собой полностью закрытую металлическую трубу с лю быми профилями сечения, футерованную каким-либо пористо капиллярным материалом (фитилем), например, шерстяной тканью, стекловолокном, сетками, пористыми металлами, полимерами, керамикой и т. п. В полость трубы подается теплоноситель в количестве, достаточном для полной пропитки фитиля. Температура кипения теплоносителя должна обеспечивать отвод тепла (путем испарения) из охлаждаемого рабочего пространства химического реактора или другого аппарата интервал зон температуры — от какой угодно низкой до 2000 °С. В качестве теплоносителя используют металлы (Сз, К, На, Ы, РЬ, А и др.), высоко кипящие органические жидкости, расплавы солей, воду, аммиак, жидкий азот и др.). Предпочтительны жидкости с высокой скрытой теплотой испарения, большим поверхностным натяжением, низкими плотностью и вязкостью. Трубка одной своей частью располагается в зоне отвода тепла, а остальной частью — в зоне конденсации паров. Пары теплоносителя, образовавшиеся в первой зоне, конденсируются во второй зоне, а конденсат возвращается в первую зону под действием капиллярных сил фитиля. Благодаря большому количеству центров парообразования резко падает перегрев жидкости при ее кипении и значительно возрастает коэффициент теплоотдачи при испарении (в 5—10 раз). Особенностью теплопровода является очень высокая эффективная теплопроводность вдоль потока пара (на 3—4 порядка больше, чем у серебра, меди и алю.миния), что обусловлено низким температурным градиентом вдоль трубы. Мощность теплопровода определяется капиллярным давлением, компенсирующим потери напора парового и жидкостного потоков. [c.336]

В. Г. Букиным [15, 34] исследована теплоотдача при испарении и кипении хладагентов R12, R22 и R113 в пленке, стекающей по пучкам горизонтальных труб в диапазоне изменения q — --25 кBт/м Г = (0,1--2,4)-10- иЩм-с), = + 50 —40 °С, Ро=(1н-7) 10 Па. Опыты выполнялись на трубах № 1 из стали 1Х18Н9Т диаметром 18 X 0,3 мм, длиной 350 мм, с шероховатостью Яг = 1 мкм и № 2 из меди М3 диаметром 20 X 2 мм, длиной 350 мм с шероховатостью = 1 мкм. Из труб компоновались горизонтальные пучки с числом труб по горизонтали 1—3 и по вертикали 6—22 и с относительным шагом S/d = 1,1 1,3 1,5 2,2. Как показали измерения, температура орошающей жидкости по высоте испарителя практически не изменялась. [c.126]

В случае, когда в теплообменник входит парожидкостная смесь с высоким содержанием жидкости (например, в случае отвода из испарителя маслофреоновой смеси для обеспечения возврата масла), в первой зоне теплообменника будет происходить испарение жидкости на поверхности пучка труб. Коэ ициент теплоотдачи а для этой зоны в порядке первого приближения может быть наццен по уравнениям для кипения в трубах с подстановкой вместо эквивалентного диаметра живого сечения. [c.224]

Некоторыми исследователями отмечается интенсификация процесса парообразования при кипении жидкостей в узких щелевых каналах. Для воды, этилового спирта, растворов НаС1, кипящих внутри вертикальных кольцевых каналов, получено существенное увеличение коэффициентов теплоотдачи по сравнению с кипением в большом объеме. Можно предполагать, что- при кипении в узких щелевых каналах изменяются условия подвода тепла к паровой фазе, а именно увеличивается поверхность пузыря, через которую подводится тепло во время его роста (происходит испарение жидкости в пузырь), н уменьшается толщина нагретого слоя у поверхности нагрева. Так как размеры растущего пузыря увеличиваются, то, соответственно, уменьшается температурный перепад, обеспечивающий испарение при заданной температуре насыщения. Опытные данные для кипения фреонов в щелях нам неизвестны, однако цряд ли здесь можно ожидать какого-то отклонения от описанной выше картины все дело в правильном выборе размеров щели. [c.277]

Бэнков и Мезон [55] провели эксперименты по измерению коэффициента теплоотдачи с одиночными пузырьками пара на поверхности в турбулентном потоке недогретой воды. Используя эти результаты, они вычислили, что механизм переноса скрытой теплоты испарения составляет основную часть теплового потока при кипении недогретой жидкости и что этот процесс преобладает вблизи критического теплового потока. [c.175]

Здесь Кии — число Нуссельта, содержащего коэффициент теплоотдачи при испарении (кипении), Ыит — число Нуссельта, рассчитанная по одной из формул для турбулентного вынужденного движения (например, Кцт = 0,021 Ке Рг° ), хотя автор формулы Л.С. Стерман для обобщения принимал классическую формулу Крауссольда Кнт = 0,023 Ке° Рг° — скорость чистой жидкости (без учета паров) критерий подобия г/срТц представляет собой меру отнощения энергии парообразования и энергии перегрева. [c.318]

Естественная циркуляция возникает в замкнутой системе, состоящей из необогреваемой опускной (циркуляционной) трубы 1 (рис. 13-2) и обогреваемых подъемных (кипятильных) труб 2. Если жидкость в подъемных трубах нагрета до кипения, то в результате испарения части жидкости в этой трубе образуется иарожидкостная смесь, плотность которой меньше плотности самой жидкости. Таким образом, вес столба жидкости в опускной трубе больше, чем в подъемных трубах, вследствие чего происходит упорядоченное движение (циркуляция) кипящей жидкости по пути подъемные трубы паровое пространство опускная трубаподъемные трубы и т. д. При циркуляции повышается коэффициент теплоотдачи со стороны кипящей жидкости и предохраняется поверхность труб от образования накипи. [c.471]

Коэффициент теплоотдачи а от поверхности твердого тела к капле меняется в процессе ее теплового н динамического взаимодействия с твердым телом. В начальный момент времени он имеет максимальное значение, затем идет стадия пузырькового кипения жидкости в капле, после чего капля переходит в сфероидальное состояние (если поверхность нагрета недостаточно, то продолжается режим пузырькового кипения вплоть до полного испарения капли). В соответствии с этим в начальный момент.температура Гпов.т резко снижается, а в конце переходной стадии устанавливается почти стационарное ее значение, которое 52 [c.52]

Из рис. VI 1.5 видно, что с ростом удельной тепловой нагрузки коэффициент теплоотдачи а, по данным разных работ, изменяется различным образом. Анализ наклона кривых показал, что при возрастании а с ростом удельной тепловой нагрузки q имеет место зависимость а — < о,об о,б g работах [34, 56] обнаружено отсутствие в области малых значений q влияния тепловой нагрузки на коэффициент теплоотдачи. Как показали визуальные наблюдения за характером парообразования [56], различный характер влияния тепловой нагрузки объясняется тем, что при малых значениях q имеет место испарение с поверхности пленки без видимой турбулизации жидкости, а при достаточно большой тепловой нагрузке наблюдается развитое пузырьковое кипение, интенсивность которого и турбулизнрующее воздействие на пристенный слой жидкости увеличиваются с ростом удельного теплового потока. [c.231]

При обычном кипении воды в сосуде, когда температура жидкости равна температуре насыщения а температура греющей поверхности всего лишь на несколько градусов превышает ts, процесс испарения происходит со свободной поверхности жидкости без образования паровых пузырей. С увеличением разности температур —ts начинается образование паровых пузырей, кошорое вызывает перемешивание жидкости вблизи греющей поверхности. Этот тип кипения называется пузырчатым. Пузыри пара всплывают и проходят через свободную поверхность. По мере роста —ts доля греющей поверхности, покрытой пузырями пара, увеличивается, пока вся поверхность не оказывается отделенной от жидкости слоем пара. В результате мы приходим к процессу так называемош пленочного кипения. Интенсивность теплоотдачи при развитом пузырчатом кипении очень велика вследствие сильного турбу-лизирующего воздействия на жидкость паровых пузырей вблизи поверхности нагрева. Интенсивность теплоотдачи при пленочном кипении значительно ниже, поскольку пленка пара изолирует поверхность нагрева от жидкости. Наглядным примером пленочного кипения может служить так называемое явление Лейденфроста Л. 70], т. е. сфероидальное состояние, когда капли воды пляшут на очень горячей поверхности. Капли не могут быстро испариться, так как между ними и поверхностью нагрева образуется изолирующая пленка пара. [c.212]

Гейдрих [Л. 51] провел исследование распределения температуры в объеме жидкости и теплоотдачи в процессе испарения воды со свободной поверхности без кипения в чистом стеклянном сосуде, наполненном дистиллированной, дегазированной водой. Стеклянный сосуд помещался в ванну с расплавленным хлористым кальцием таким образом, что расплав полностью окружал сосуд со всех сторон, исключение со- [c.212]

В работах Фарбера и Скораха [Л. 32], а также Мак-Адамса и др. [Л. 74] приведены данные экспериментальных исследований процесса кипения жидкости в большом объеме. Указанные данные получены при исследовании теплоотдачи электрически нагретой горизонтальной проволоки, погруженной в сосуд с водой при температуре насыщения. Характерная кривая, описывающая различные режимы кипения, приведена на рис. 2 на рис. 3 даны эскизы для иллюстрации картины кипения жидкости в той или иной области. Впервые характерная кривая была представлена в работе Нукиямы Л. 81]. Когда температура ше температуры насыщения, жидкость около поверхности нагрева перегревается, частицы перегретой жидкости отводятся вследствие наличия в объеме жидкости естественной конвекции, испарение при этом происходит со свободной поверхности (область /), При дальнейшем увеличении температуры стенки в отдельных точках поверхности начинается образование и рос г паровых пузырей, эти пузыри конденсируются в объеме жидкости, не достигая ее поверхности (область II). Для области 111 характерно образование более значительного числа пузырей, при этом сами пузыри,становятся больших размеров и уже достигают парового пространства. За точкой максимума кривой лежит область неустойчивого пленочного кипения, когда вокруг проволоки образуется неустойчивая паровая пленка, а на наружной поверхности пленки, вверху, возникают большие паровые пузыри. Сама паровая пленка неустойчива и под действием конвективных токов разрушается и снова быстро восстанавливается. Наличие паровой пленки создает дополнительное термическое сопротивление, при этом коэффициент теплоотдачи снижается. При значении АТ =220550° С паровая [c.213]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология