Испарение. Пузырьковое кипение

Испарение. Пузырьковое кипение [c.62]

Испарение. Пузырьковое кипение 65 [c.65]

Е. Пленочное кипение. В [20] выполнено теоретическое и экспериментальное исследование пленочного кипения бинарных смесей на вертикальной пластине. Анализ проводился для двухфазного пограничного слоя рассматривалось парообразование путем испарения при плоской границе раздела без учета пара, отводимого пузырями. Тепловой поток для заданного перегрева стенки увеличивался за счет теплоты, передаваемой конвекцией от границы раздела в объем жидкости. Это противоположно ситуации, наблюдаемой при пузырьковом кипении, где для данного перегрева стенки тепловые потоки снижаются при добавлении второго компонента. Однако достигается момент, когда тепловой поток становится достаточным для снижения концентрации более летучего компонента на границе раздела до нуля. Тогда тепловой поток через жидкую фазу достигает максимума и при увеличении общей тепловой нагрузки составляет ее меньшую часть. Как ожидается, эффект второй фазы исчезает при перегреве стенки, большем чем [c.418]

Приведенная методика расчета чисел единиц переноса с учетом термического сопротивления массопередаче проверена только для условий барботажа [78]. В частности, при пленочном взаимодействии фаз эффективность массопередачи (вследствие дополнительной разности температур между фазами) увеличивается [79] и поэтому возможно, что в подобном случае на поверхности раздела фаз не создаются условия пузырькового кипения жидкости, т. е. условия термического сопротивления массопередачи, а происходит только испарение. [c.204]

Важным показателем средней интенсивности испарения сфероида является полное время исиарения Тк. Представляет интерес зависимость Тк от температуры стенки Тс, которая поддерживается в процессе исиарения постоянной, но повышается перед началом опыта с новой каплей (рис. 2.1). Если температура стенки незначительно превышает температуру насыщения, то капля растекается на поверхности нагрева, и в ней начинается пузырьковое кипение. В последующих опытах с более высоким температурным напором теплоотдача становится более интенсив- [c.47]

Просмотр отснятых кинопленок позволил установить, что при температуре стенки, соответствующей переходному кипению в щели, весьма часто имеет место режим испарения пленок жидкости, отличающийся как от пузырькового кипения, так и от пленочного. Можно наблюдать, как крупная капля, попав па поверхность нагрева, растекается по ней тонкой пленкой. Хорошо видно, что образования паровых пузырей в пленке жидкости не происходит. Высыхая, пленки постепенно уменьшаются до полного исчезновения. С ростом температуры стенки скорость испарения пленок возрастает. [c.12]

Как известно, поток тепла, вызванный теплопередачей от поверхности контакта в жидкую фазу, значительно больше, чем от пара к поверхности контакта, вследствие существенно различных значений критерия Льюиса для жидкой и паровой фаз. Поэтому конденсация пара будет происходить на поверхности контакта, а испарение жидкости — при пузырьковом кипении ее вблизи поверхности раздела фаз. [c.109]

Для упрощения примем, что переход от режима развитого пузырькового кипения жидкости к режиму испарения жидкости с поверхности контакта фаз произойдет при некоторой критической плотности теплового потока или критической разности температур контактирующих фаз. Для определения критической разности температур, соответствующей переходу от режима испарения к режиму пузырькового кипения жидкости, на основе аналогии тепло- и массопередачи, а также кинетического уравнения для режима пузырькового кипения получается следующее выражение [c.112]

Механизм парообразования в пленке, стекающей по твердой поверхности под действием гравитационных сил, рассмотрен в работе [119] с точки зрения зависимости интенсивности процесса от Д/ = ст—tx или ОТ д. Для малых значений (или д) характерным является процесс испарения с поверхности пленки. Роль конвективного теплообмена при этом ничтожна мала, и теплоперенос осуществляется в основном за счет теплопроводности. При некотором значении At в пленке начинает развиваться режим пузырькового кипения. Измеренная с помощью скоростной киносъемки частота образования пузырьков пара при = 200 кВт/м составила от 500 до 2000 1/(с-м2) в зависимости от свойств исследуемой жидкости. Вполне естественно, что столь высокая насыщенность мелкими пузырьками пара усиливает перемешивание в пленке, что в конечном итоге приводит к интенсификации теплообмена — подобно тому как это происходит при кипении в объеме [120]. [c.44]

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]

Вертикальные испарители с длинными трубами обычно используют для выпарки без рециркуляции жидкости (вся жидкость выпаривается, проходя трубу один раз). Применяются длинные трубы малого диаметра. Длина одной трубы составляет около 6 м. Скорости жидкости и коэффициенты теплопередачи здесь высоки, в верхней части трубы наблюдается пузырьковое кипение. Когда возврат уносимой из аппарата жидкости не предусмотрен, следует увеличить длину труб, чтобы обеспечить испарение этой жидкости. Пар, выходящий из испарителя, обычно слегка перегрет. [c.215]

Условия стабильности пленки зависят от свойств жидкости и поверхности, а также от условий их взаимодействия на границе между ними. На рис. 11.11 приводятся данные работы [75] о границах стабильности пленочного течения при различных режимах кипения жидкости, а также при отсутствии теплообмена. Как видно из рисунка, при пузырьковом кипении жидкости область нестабильности пленочного течения отвечает меньшим значениям Ке = Г/11, чем при поверхностном испарении, а также при изотермическом течении пленки. Влияние теплообмена на стабильность пленочного течения проявляется в изменении поверхностного натяжения с температурой. [c.62]

Результаты расчетов по этим уравнениям хорошо согласуются с опытными данными, полученными для пленочного течения воды по медной поверхности при изменении угла ее наклона от 5 до 90° и температуры от 20 до 130° С. Опытные данные при наличии теплообмена согласуются с рассчитанными по уравнению (11.90) при поверхностном испарении жидкости. Это уравнение не отражает стабилизирующего влияния пузырькового кипения на пленочное течение жидкос- и, что должно учитываться при практическом использовании уравнения (11.90). [c.66]

Как уже было отмечено (см. рис. П. 11), при пузырьковом кипении устойчивость пленочного течения повышается по сравнению с изотермическим течением и случаем поверхностного испарения. И. В. Доманский и В. Н. Соколов выявили зависимость критической удельной тепловой нагрузки для пленки кипящей жидкости от определяющих ее параметров исходя из того, что причиной разрыва пленки являются паровые пузырьки, образующиеся в микровпадинах поверхности нагрева при тепловых нагрузках, превышающих допустимую. Для образования парового пузырька радиусом Я требуется количество теплоты [c.68]

Несмотря на все возрастающее значение процессов, связанных с кипением в пленках жидкости, например в связи с проблемой создания крупных установок для опреснения морской воды, и большое число работ в этой области закономерности кипения в пленках изучены недостаточно. Отсутствуют, в частности, четкие сведения об условиях перехода от поверхностного испарения к пузырьковому кипению, а также о критических условиях перехода последнего к пленочному кипению, соответствующему образованию прослойки пара между пленкой жидкости и стенкой. При таких условиях устойчивое пленочное течение, естественно, невозможно. [c.225]

Визуальные наблюдения показали наличие устойчивого пузырькового кипения при малых д, для которых на гладких трубах характерен режим испарения. Так, для К12 при /о = — 30 °С устой- [c.134]

В целом ряде производственных процессов приходится сталкиваться с испарением и кипением пленок жидкости, увлекаемых током пара (газа) внутри труб. При этом возможно восходящее и нисходящее течение пленки. Анализ схемы кипения жидкости в трубах (см. рис. 18) показывает, что при возрастании теплового потока жидкость у стенки перегревается, активизируются центры парообразования. Жидкость начинает кипеть, площадь кипения увеличивается и меняется режим течения, который переходит от пузырькового к снарядному, дисперсно-кольцевому и, наконец, к обращенному дисперсно-кольцевому режиму течения. [c.102]

Показатель степени при Г в зависимости типа а Г" по данным различных исследований сильно меняется 0,2— 0,33 [22, 55, 83, 84] 0,1—0,17 [170, 16] 0,358—0,435 [33. 72] 0,8 [205]. Это можно объяснить неодинаковыми условиями проведения опытов влияние недогрева поступающей жидкости, работа в области поверхностного испарения или пузырькового кипения. [c.117]

Полученные соотношения показывают, что поверхностные явления могут оказать существенное влияние на развитие процессов фазового превращения только при том условии, если одна из фаз находится в мелко-дисперсном состоянии. В тех случаях, когда обе фазы занимают сравнительно большие пространственные области, непрерывно их заполняя (например, жидкость, отделенная от газообразной фазы плоским зеркалом испарения), влиянием эффектов, связанных с изменением поверхности раздела, можно полностью пренебречь. Пузырьковое кипение представляет собой характерный пример процесса, на котором поверхностные явления отражаются очень сильно. Рассмотрим некоторые эффекты, в значительной мере определяющие физическую обстановку процесса в целом. [c.300]

Пар образуется при вылете за пределы жидкой фазы (испарении) частиц (молекул) жидкости, находящихся в тепловом движении и имеющих высокие скорости. При этом, обладая большой кинетической энергией, они преодолевают взаимодействие с соседними молекулами жидкости. Интенсивное парообразование происходит во всем объеме жидкости при ее кипении. В зависимости от плотности теплового потока, подводимого к жидкости через поверхность нагрева, на последней могут образовываться либо отдельные паровые пузыри, либо сплошной слой пара. Процесс образования пара в виде пузырей, возникающих на отдельных местах поверхности (центрах парообразования), называется пузырьковым или ядерным кипением. В этом процессе интенсивность теплоотдачи к жидкости весьма велика, поскольку жидкость получает тепло непосредственно от поверхности нагрева. При пленочном кипении жидкость отделена от поверхности нагрева слоем малотеплопроводного пара, вследствие чего интенсивность теплоотдачи во много раз меньше, чем при пузырьковом кипении. [c.133]

Суммируя наши знания о механизме пузырькового кипения на чистой, гладкой или шероховатой поверхности нагрева, следует сказать, что только очень маленькая часть тепла, выделяемая в нагревателе, передается непосредственно к пузырькам, находящимся на поверхности. Основная часть тепла переходит к жидкости. Кипение возникает в тонком, значительно перегретом слое у поверхности нагрева и слегка перегревает основную массу жидкости. Пузырьки пара образуются на шероховатостях или из газовых пузырьков, которые имеются на поверхности нагрева. Пузырьки образуются вначале при испарении вследствие значительного перегрева жидкости относительно температуры насыщения. Когда объем пузырька увеличивается настолько, что подъемная сила превышает силу поверхностного натяжения, связывающую пузырек с поверхностью нагрева, пузырек отрывается. При подъеме пузырька через основную массу жидкости теплообмен на границе раздела и разность температур очень малы. Однако поверхность пузырьков и время, необходимые для нагрева, настолько велики, что при свободном подъеме пузырька происходит образование пара. [c.147]

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]

Здесь — количество испаренной во.ты, кг/ч. При пузырьковом кипении применяются также формулы Кутателадзе [ П-4], Кичяги а и Тоби.че-вича [УП-7] и др. [c.578]

Множество модификаций поверхности предложено для интенсификации испарения при вынужденной конвекции воды и других жидкостей трубы переменного сечения, шнеки, винтовые ребра, выступы, полученные механическим путем, свернутые и спираль проволочные вставки [1]. Большинство конфигураций заметно повышает а, при пузырьковом кипении и а в закризисной области. Промышленностью освоено только несколько технологий модификации поверхности вследствие трудности изготовления и возможных отложений и коррозий. Исключениями являются трубы со спиральными канавками, которые приводят к росту а. при кипении хладона-12 до 200% [25], и трубы с внутренним оребрением, которые подавляют псевдопленочное кипение сверхкритической воды, поэтому работают при более высоких q, чем гладкие трубы [26], [c.425]

В 39 приведены результаты измерения коэффициентов теплоотдачи при испарении азота 39] и теплоносителя / 11 [40] с поверхности со смещенными ребрами, имеющей 591 ребро на 1 м. На рис, 2 представлена экспериментальная зависимость коэффицнеитов теплоотдачи от числа Рейнольдса (Ке/==ййО/т ) и паросодержаиия в качестве параметра. Авторы работы пришли к выводу, что нри экспериментах отсутствовало пузырьковое кипение и [c.104]

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]

Скорость испарения водорода может регулироваться электрическим подогревателем (рис. 41), установл-гнным в сосуде Дьюара, непосредственно в среде жидкого водорода. При этом Мощность подогревателя должна обеспечивать пузырьковое кипение водорода на его поверхности. Применение обратной связи между степенью нагрева подогревателя и давлением в газовом пространстве сосуда Дьюара позволяет автоматически Поддерживать рабочее давление водорода в системе питания на Всех режимах работы двигателя [591. [c.75]

Здесь К — количество испаренной воды, кг/ч. При пузырьковом кипении применяются также формулы Кутателадзе [ 4I-4], Кичигина и Тобиле-[УП-7] и др. [c.578]

На рис. 40 приведена кривая (20), дающая зависимость плотности теплового потока а от нагретой стенки резервуара к жидкости в зависимости от разности температур 0п — к- На рисунке показано, что величина а при увеличении Оп — сначала растет, затем начинает понижаться, и потом снова возрастает. Первая ветвь (а) кривой отвечает так называемому пузырьковому кипению, когда на поверхности образуются отдельные пузырьки пара. При повышении температуры 0п пузырьковое кипение сменяется пленочным, при котором плотность потока тепла оказывается значительно ниже, чем при пузырьковом кипении. Этот переход от одного режима к другому соответствует резкому понижению кривой. С повышением температуры нагретой поверхности плотность а теплового потока при пленочном кипении возрастает и при высоких температурах достигает значительной величины. Пленочное кипение происходит при температуре 0п > 9сф. Для того, чтобы получить наглядное представление о взаимодействии распыленной воды и нагретой стенкой был проведен следующий опыт. Брали толстый латунный диск и закрепляли его на электрической плитке. При пропускании тока через плитку диск нагревался. Температуру диска измеряли термопарой. Надиск направляли струю воды, тонко распыленную миниатюрной центробежной форсункой. Струю освещали и фотографировали. На снимках было видно, что капли воды, падающие на ненагретый диск, не испарялись, а отражались от поверхности последняя была сильно смочена водой. При 110° наблюдалось довольно интенсивное образование пара. Парообразование при дальнейшем повышении температуры диска усиливалось и при 250° было очень интенсивным. Дальнейшее повышение температуры диска ослабило испарение капель, падающих на плитку. [c.202]

В рассматриваемом гидродинамическом режиме га-зонаполиение достигает 25%. Определить коэффициент теплоотдачи от реакционной массы к стенке хлоратора в подобном аппарате трудно. Гидродинамический режим, образуемый в результате пузырькового кипения, близок к режиму, рассматриваемому нами. Если в первом случае газ образуется вследствие испарения, то здесь он образуется и расходуется в результате протекания химической реакции. Дается ряд приближенных критериальных формул определения Ну-сельта (Ми) в режимах пузырькового кипения, где целый ряд коэффициентов и показателей степеней определен недостаточно точно. Наиболее удовлетворительное описание экспериментальных данных дают формулы, иостроепные из критериев системы. [c.95]

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]

Уменьшение коэффициента теплоотдачи с ростом удельной тепловой нагрузки, обнаруженное в работе [25], связано с тем, что в области малых значений q имело место поверхностное испарение. При этом с ростом удельной тепловой нагрузки возрастает градиент температуры в пленке, что приводит к уменьшению а. Уменьшение а с ростом q, имевшее место в работе [94 ], обусловлено, вероятнее всего, тем, что вследствие малой высоты трубы (всего 230 мм) процесс пузырькового кипения не успевал сформироваться и парооб- [c.231]

Таким образом, можно считать установленным, что при поверхностном испарении коэффициент теплоотдачи уменьшается, а при пузырьковом кипении возрастает с ростом удельной тепловой нагрузки. Значение удельной тепловой нагрузки, соответствующей переходу от поверхностного испарения к пузырьковому кипению, можно приближенно определить. по формуле, предложенной В. И. Леверашем [34] (кВтМ ) [c.233]

В длиннотрубных пленочных испарителях, используемых при удалении из смеси значительного количества легколетучего компонента, существенно изменяются по мере стекания жидкостной пленки физико-химические свойства выпариваемой жидкости, гидродинамика пленочного течения, температурный напор и характер парообразования (от пузырькового кипения до испарения с поверхности пленки). Вследствие этого интенсивность тепло-и массообмена значительно изменяется по длине аппарата, достигая максимума лишь на небольшой части всей длины аппарата. [c.264]

Для оцределения коэффициента теплопередачи со стороны продукта аг необходимо знать, какой режим в аппарате пузырьковое кипение или испарение с поверхности пленки жидкости без образования пузырьков. Режим пузырькового кипения начинается, когда удельная тепловая нагрузка д достигает или превышаег величину которая вычисляется следующим образом [c.194]

Процесс кипения представляет собой процесс фазового превращения. Это процесс перехода жидкости в парообразное состояние, при котором происходит поглощение теплоты парообразования. При кипении в пленке процесс кипения протекает на твердой поверхности, к которой подводится тепло от какого-то источника. При этом можно различить четыре вида парообразования 1) испарение со свободной поверхности жидкости (перенос тепла конвекционными токами к поверхности пленки) 2) поверхностное кипение, при котором результирующее парообразование отсутствует, так как паровые пузыри, образующиеся на нагретой поверхности, конденсируются в холодной жидкости (предполагается, что жидкость недогрета до температуры насыщения) 3) пузырьковое кипение, при котором парообразование происходит за счет периодически возникающих на поверхности нагрева пузырьков 4) пленочное кипение, при котором поверхность нагрева покрывается слоем пара и испарение происходит на границе жидкость — пар (ввиду малых толщин стекающей пленки жидкости этот случай не имеет практического значения при кипении в пленках, хотя и отмечался рядом исследователей [207]). [c.86]

Область ламинарного и псевдоламинарного режимов до Г 1000 кг м ч исследовалась мало. При малых плотностях орошения падает с. ростом Г [208]. Это, по-видимому, можно объяснить тем, что в данной области имеет место не обычное пузырьковое Кипение, а испарение перегретой жидкости с поверхности плёнки. В данном случае, когда тепло передается теплопроводностью через слой жидкости, [c.116]

Влияние удельного теплового потока. При анализе влияния удельного теплового потока на коэффициент теплоотдачи при кипении в пленке следует различать два случая парообразования испарение с поверхности пленки без образования пузырей и пузырьковое кипение с интенсивным парообразованием. В результате экспериментов установлено, что в области поверхностного испарения а не зависит от удельного теплового потока. В этой области идет усиленное испарение со свободной поверхности жидкости, увеличивается перегрев в слое без глубокой турбулизации его (Г = onst), повышается температура стенки, и а сохраняет постоянное значение, что отмечено целым рядом исследователей как для течения по вертикальным [22, 55, 144, 205, 217], так и по горизонтальным трубам [20, 172]. Постоянство а в данной области видно из кривых 1, 2, 3, 6 и 8 (рис. 30). На рисунке представлены результаты некоторых исследований теплоотдачи в кипящей пленке. При небольших тепловых нагрузках q, когда наблюдается спокойное испарение без пузырей, а не зависит от q. [c.118]

Некоторое представление о влиянии длины трубы может дать график (рир. 34), построенный по опытным данным для фреона-11 [208] при кипении в стекающей пленке. С увеличением длины трубы уменьшается степень влияния длины входного участка на теплоотдачу и коэффициент теплоотдачи по длине выравнивается. Однако здесь необходимы дополнительные исследования. С увеличением длины трубы возрастает также длина переходной зоны с постоянным значением коэффициента теплоотдачи. С уменьшением L ширина зоны поверхностного испарения между кривыми Гкр1 и Гкр2, ограничивающими переход от ламинарного режима испарения к псевдоламинарному и от последнего к пузырьковому кипению, уменьшается (рис. 34, б). Здесь же представлены графики изменения коэффициента теплоотдачи от длины трубы по данным Г. Струве [208] при неразвитом кипении. [c.125]

Аналогичным образом складываются условия и для длины. При сколько-нибудь развитом пузырьковом кипении ЧИСЛО центров парообразования очень велико и расположены они достаточно густо. Поэтому для поверхности не слишком малых размеров можно говорить о сред-не-статистичеокой плотности распределения центров парообразования по поверхности и, следовательно, о средней интенсивности испарения. В таком случае удельная паропроизводительность (количество образующего пара, отнесенное к единице времени и к единице поверхности) должна иметь одинаковое значение для поверхности в целом и для любой (не слишком малой) ее части. Отсюда следует, что размеры поверхности не существенны для процесса и, значит, они не могут служить для определения характерной длины. Но никаких других значений длины условие задачи не содержит, так как глубина погружения поверхности вообще роли не играет (гидростатическим давлением практически всегда можно пренебречь, что и было учтено с самого начала). Следовательно, и в этом случае необходимо ввести характеристическое значение переменной. [c.306]