Кипение критический тепловой поток

Кризис теплоотдачи при кипении (пережог). При пленочном режиме кипения иногда температура поверхности нагрева может подняться до чрезмерно высокого значения. Если тепловой поток по существу не зависит от температуры (как это имеет место у поверхностей, которым тепло передается в результате теплового излучения в топке или в результате ядерного деления в топливных элементах ядерного реактора), температура поверхности при неблагоприятных условиях циркуляции жидкости может подняться выше точки плавления, когда тепловой поток слишком велик. Тепловой поток, характеризуемый максимумом на кривой рис. 5.1, называют критическим тепловым потоком. [c.86]

По другую сторону от максимального теплового потока наблюдается пленочное кипение. Чтобы через паровую пленку передавалось большое количество тепла, необходим значительно больший температурный напор, чем при том же тепловом потоке в условиях пузырькового кипения. При теплообмене в режиме пленочного кипения температура обогреваемой поверхности почти всегда превышает точку плавления обычных металлов и сплавов. Поэтому явление перехода от пузырькового кипения к пленочному часто называют пережогом, а тепловой поток, при котором происходит это явление, — критическим тепловым потоком. На рис. 1, в показан пережог обогреваемой трубки из нержавеющей стали при достиже- [c.144]

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]

Кипение жидкости на поверхности затопленных горизонтальных труб, в испарителях с естественной конвекцией тепло может проводиться через трубы, погруженные в жидкость и обогреваемые с внутренней стороны конденсирующимся паром. При очень малых разностях температур коэффициенты теплоотдачи являются величинами такого же порядка, как при нагревании жидкости. Однако с увеличением разности температур коэффициент теплоотдачи существенно увеличивается благодаря большой интенсивности перемешивания при кипении. Кипение переходит в режим, называемый пузырьковым. При достижении критической разности температур тепловой поток д Р достигает максимального значения. При дальнейшем, даже незначительном, увеличении Л/ тепловой поток резко уменьшается вследствие образования на поверхности более или менее сплошной паровой пленки. Если разности температур весьма значительны (что практически не встречается в испарителях с паровым обогревом), тепловой поток увеличивается благодаря наличию радиации. Для данной жидкости при давлении, соответствующем кипению, природа самой поверхности нагрева может в значительной степени влиять на процесс (табл. ПТ-5) . Приведенные в таблице данные, полученные в опытах с одиночной трубой, могут быть использованы (в первом приближении) для расчета теплопередачи при наличии ряда погруженных труб, с чистой, незагрязненной поверхностью. [c.213]

На рис. 5-7 приведены кривые распределения температуры на наружной поверхности экспериментальной трубы, полученные в опытах при р=220 кгс см и рш= = 2 500 кг/сек). Если удельный тепловой поток не превышает критического значения (кривая /), температура стенки плавно возрастает по длине трубы до наступления режима поверхностного кипения и далее остается постоянной до тех пор, пока не начнет оказываться осевой отток тепла у выходного конца трубки. Кривая 2 характеризует установившееся распределение температуры при д=дщ. Как уже отмечалось, темпера-106 [c.106]

Нагревание газо-жидкостной смеси в теплообменнике 7 осуществляется путем передачи части тепла сгоревших газов стенке трубопровода п от стенки к газо-жидкостной смеси. Так как температура стенки выше средней температуры стока и выше критической температуры 374 С, то у стенки часть жидкости переходит в парообразное состояние. Паровые пузыри, проникая во внутрь потока, конденсируются и повышают теплосодержание последнего. Локальное кипение (кипение педогретых жидкостей) целесообразно применять для высокопроизводительных аппаратов, так как при этом могут быть пол ены чрезвычайно высокие коэффициенты теплоотдачи и критические тепловые потоки. [c.102]

На рис. 5.13 приведена фотография, снятая во время работы оптимального шипа при максимальной нагрузке во фреоне-113. Она свидетельствует о целесообразности применения шипов для отвода тепла в кипящую жидкость. Подобный необычный профиль ребра оказался логически оправданным, что отчетливо выявилось при рассмотрении распределения плотности теплового потока по поверхности шипа. При конструировании шипа желательно свести к минимуму зоны, занятые малоинтенсивными режимами теплоотдачи при свободной конвекции и пленочном кипении, с тем чтобы на области пузырького и переходного режимов кипения приходилась максимальная доля теплоотдающей поверхности. Зона, занятая пленочным кипением, сводится к минимуму применением шипа с очень малым поперечным сечением в основании. Тем самым перепад температур в металле, необходимый для передачи тепла по ребру через зону пленочного кипения, срабатывается на очень коротком участке. В области переходного режима кипения, где начинается рост коэффициента теплоотдачи, диаметр шипа резко увеличивается. Рост диаметра снижает градиент температур в шипе на этом участке, тем самым высокоэффективные области пузырькового и переходного режимов кипения распространяются на поверхность сравнительно большой площади. И, наконец, по мере того как коэффициент теплоотдачи при меньших температурных напорах начинает падать, поперечное сечение шипа вновь уменьшается, сходясь у вершины в острие. Таким образом, оптимальное ребро передает тепло окружающей жидкости очень эффективно, используя обе ветви кривой кипения, прилегающие к точке первого критического теплового потока. [c.216]

Открытие методов использовавия внутриядерной энергии и последовавшая за этим разработка энергетических атомных реакторов, охлаждаемых водой, поставили перед теплофизикой ряд сложных проблем. Одной из наиболее зажных является проблема надежного отвода тепла из активной зоны. Применительно к реакторам с водой под давлением и кипящего типа эта проблема тесно связана с изучением явлений кризиса теплообмена при кипении. В настоящее время в отечественной и зарубежной технической литературе опубликовано большое число исследований, относящихся к измерению критических тепловых потоков ( кр) при различных режимных условиях в каналах разной формы. Предложено большое количество расчетных рекомендаций, имеющих, как правило, эмпирическую природу. К сожалению, далеко не все опытные данные и расчетные рекомендации согласуются между собой. Расхождения иногда носят не только количественный, но и качественный характер. Это, естественно, всегда вызывает значительные трудности при проектировании новых ядереых реакторов. Поэтому часто (Приходится сооружать очень крупные стенды (мощностью в сотни и тысячи киловатт) с тем, чтобы определить значения <7кр по возможности в условиях, близких к натурным. Подобные эксперименты требуют, конечно, больших затрат средств и времени, и, главное, они тоже не дают уверенности в их полной надежности. [c.3]

На рис. 5-1 в качестве примера приведены значения <7кр, полученные при /7=140 Kz J M и рш = 750 кг м -сек) (Л. 23]. Из графика видно, что критический тепловой поток монотонно (по закону, близком к линейному) уменьшается с увеличением относительной энтальпии, т. е. с уменьшением недогрева воды до кипения и возрастанием массового паросодержания. Такой характер зависимости кр от х объясняется для области недотре-той воды снижением интенсивности отвода тепла от поверхности нагрева ло мере уменьшения разности температур ст—t-m- В области же пароводяной смеси увеличение д приводит к росту линейной скорости пара, а BiMe-сте с тем и к утонению кольцевой пленки, от толщины которой, по-видимому, зависит о кр. Показанная на рис. 5-1 зависимость критического теплового потока от относительной энтальпии в качественном отношении сохраняется такой же и для других значений р и pty [проверено в пределах 50—200 кгс см и 500—5 000 кг (м х Хсек)]. [c.96]

Однако наличие пульсаций потока в стендовой установке не является единственной причиной, приводяш,ей экспериментаторов к ошибочному выводу о значительном влиянии обогреваемой длины канала на (/кр. Такой вывод делается и в том случае (например, в [Л. 108]), когда игнорируется возможность возникновения в опа-рительной трубе отмеченного нами кризиса теплообмена (второго рода) совершенно иной физической природы, чем для обычного кризиса, обусловленното переходом к пленочному кипению жидкости. В самом деле, при прочих равных условиях на входе в обогреваемый участок, в том числе и при одинаковых значениях /ь граничное паросодержание л "р, по условию баланса тепла в длинной трубе будет достигаться при меньшем значении д. чем в короткой. Если неправильно полагать, что этот удельный тепловой поток представляет собой (/кр. то, естественно, будет сделан и неправильный вывод, что на критический тепловой поток существенно влияет длина канала [c.121]

Напомним, что существует и другая причина, могущая привести к аналогичным выводам. В гл. 3 отмечалось появление низкочастотных пульсаций в некоторых типах экспериментальных установок. Такие пульсации резко снижают значения кр- Они возникают лишь в тех случаях (наряду с рядом других условий), когда на вход в обогреваемую трубу поступает недогретая до кипения вода. Следовательно, при одном и том же лсг в длинной и короткой трубах в первом случае может быть J l<0, а во втором дг1>0, т. е. в длинной трубе режим будет пульсационный и значения дкр низкие, а в короткой — беспульсационный и значения кр высокие. Ясно, что игнорирование различных гидродинамических условий в трубах разной длины может привести к неправильному выводу о влиянии на дкр состояния рабочей среды (пар или вода) на входе в экспериментальный участок. Поскольку стендовые установки итальянских и английских авторов (см. рис. 2-2 и 2-4) допускали возможность возникновения пульсаций, то, естественно, эти авторы не могли не обнаружить, что при изменении параметра с отрицательного на положительное значение критические теплов ле потоки претерпевали существенные изменения. [c.149]

Критический тепловой поток. Процесс переноса тепла при кипении, как правило, характеризуется быстрым увеличением температуры стенки, если тепловой поток превосходит определенное критическое значение. Это также справедливо и для дисперсно-кольцевого потока. Однако не существует вполне установившегося определения критического теплового потока. Для кипящей воды данные по кризису теплообмена впервые были установлены Нукияма в виде зависимости разности температур стенка — жидкость от теплового потока. В прошлые времена не рассматривался очень важный для обсуждения случай, в котором фиксировался или определялся пережог . [c.232]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология