Жидкость кипение в вертикальной трубе

Рис. II. 22. Структуры двухфазных потоков при кипении жидкости в вертикальной трубе.

Рис. 13-12. Структура потока при кипении жидкости внутри вертикальной трубы.

Типичные структуры газожидкостных потоков иллюстрируются рис. II.22 на примере кипения жидкости в вертикальной трубе. Внизу имеется однофазный жидкостный поток, который переходит в двухфазную систему и пузырьков пара, распределенных в жидкости. Затем по мере увеличения расхода пара отдельные пузырьки сливаются, образуя крупные снаряды , и возникает пузырьково-снарядная, а затем снарядно-кольцевая, дисперсно-кольцевая и капельная структуры двухфазного потока. Распределение дисперсной фазы в сплошной, характерное для каждой из них, показано на рис. 11.22. Условия образования двухфазного потока определенной структуры и переход одной структуры в другую зависит от совокупности физико-механических характеристик системы (физических свойств фаз, скоростей движения фаз, геометрических характеристик системы). [c.160]

При прочих равных условиях скорость циркуляции жидкости в вертикальных выпарных аппаратах значительно выше, чем в горизонтальных, так как при кипении жидкости в вертикальных трубах происходит энергичный подъем жидкости вследствие образования пузырьков вторичного пара. В циркуляционном пространстве, в виде центральной трубы большого диаметра или кольцевого канала между стенками нагревательной камеры и корпуса аппарата, жидкость протекает сверху вниз н таким образом создается замкнутый кругооборот раствора. Следует, однако, учесть, что в аппаратах с многократной циркуляцией выпариваемого раствора кратность циркуляции очень велика (несколько десятков [c.425]

Кроме того, следует еще раз подчеркнуть, что приведенные соотношения справедливы (для кипения жидкости в вертикальных трубах) при соблюдении оптимального уровня кипящей жидкости. Как показы- [c.256]

Пленочное кипение. Из визуальных исследований пленочного кипения в вертикальных трубах обнаружено, что при низких паросодержаниях режим течения является обращенным кольцевым с жидкостью в центре и тонкой паровой пленкой у поверхности нагрева. Граница раздела пар — жидкость не гладкая, а с волнами возмущения, возникающими в произвольных местах, но сохраняющими их характеристики до некоторой степени, когда они движутся вверх по трубе со скоростями того же порядка, что и жидкое ядро. [c.400]

Неплотно установленные ленточные вставки использовались при опускном течении в вертикальной трубе испарителей для обессоливания морской воды [38]. Эти вставки также эффективны для прямоточных испарителей криогенных жидкостей [39] или парогенераторов [40, 41], так как они выгодно воздействуют во всех режимах. Парогенераторы со спиральными трубами имеют преимущества ввиду их компактности и высокой теплопередающей характеристики. Интенсификация кипения сильно зависит от геометрических и режимных условий [42, 43]. Умеренные улучшения а (среднего по поверхности) получены для кипения при вынужденной конвекции, причем интенсификация усиливается с уменьшением диаметра спирали. В области недогрева q ниже, чем для сравнимой прямой трубы однако q или Х . обычно существенно выше, чем в случае прямой трубы при паросодержаниях на выходе больше 0,2. Теплоотдача в закризисной области также улучшается. [c.425]

Испарители также разделяют на группы в зависимости от того, на какой поверхности кипит хладагент в межтрубном пространстве (кожухотрубные затопленные и оросительные) или внутри труб и каналов (кожухотрубные с кипением в трубах, вертикально трубные). Последнее разделение методически важно с точки зрения выбора модели для расчета теплоотдачи кипящей жидкости. [c.71]

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]

Кипение жидкости в вертикальной обогреваемой снаружи трубе является более сложным процессом, чем тот, о котором шла речь в предыдущей главе, вне зависимости от того, имеет ли место естественное или вынужденное течение. При испарении в трубке пузырьки пара не могут свободно подыматься, как это происходит при кипении на поверхности, погруженной в жидкость. Они вынуждены подыматься в относительно ограниченном пространстве, которое все более заполняется пузырьками пара. Характер разделения смеси пара и воды будет зависеть от наклона трубки и от относительного содержания пара в жидкости. Характер движения смеси пара и жидкости изменяется в зависимости от процентного содержания пара в жидкости. При некоторых условиях (например, при значительном паросодержании смеси, а также в наклонной или горизонтальной трубке) может произойти разделение фаз и возникновение двух полностью самостоятельных течений. При этом в одних случаях жидкость может перемещаться вдоль стен трубки, а пар внутри нее, а в других (например, в горизонтальной трубе) пар перемещается отдельно над жидкостью. [c.117]

В зоне развитого кипения происходит наиболее интенсивная теплоотдача к кипящему раствору. Поэтому на практике стремятся сократить зону нагрева и соответственно увеличить зону развитого кипения. Поскольку высота зоны нагрева зависит от уровня жидкости в аппарате, наибольшие средние по высоте трубы коэффициенты теплоотдачи достигаются при некотором оптимальном уровне. На рис. IV. 36 приведена зависимость среднего коэффициента теплоотдачи при кипении воды в вертикальной трубе диаметром 33,7 мм, высотой 3 м от видимого уровня жидкости. Как следует из рис. IV. 36, при определенном видимом уровне жидкости достигается максимальное значение коэффициента теплоотдачи. С увеличением видимого уровня средний коэффициент теплоотдачи уменьшается, однако не столь сильно, как при уменьшении Л . Понижение среднего коэффициента теплоотдачи с ростом видимого уровня обусловлено увеличением высоты зоны нагрева. Хотя при этом уменьшается наиболее эффективная в отношении теплопередачи зона кипения, но возрастают скорость циркуляции и коэффициенты теплоотдачи в зоне нагрева, что частично компенсирует отмеченное неблагоприятное обстоятельство. Резкое уменьшение коэффициентов теплоотдачи при малых видимых уровнях связано с обнажением части поверхности труб. [c.376]

Теплообмен при кипении внутри труб тесно связан с гидродинамикой потока. При движении кипящей жидкости вдоль трубы непрерывно увеличивается паросодержание смеси х за счет уменьшения жидкой фазы. Вследствие этого по длине трубы наблюдается изменение гидродинамической структуры потока. На рис. П-10, а изображена последовательная смена структур двухфазного потока по высоте в вертикальной трубе. Здесь можно различить три основные области область подогрева жидкости (экономайзерная) при д = 0 область кипения парожидкостной смеси при 0<Сл < 1 область перегрева пара при х = 1. [c.58]

При кипении растворов в вертикальных трубах интенсивность теплоотдачи от стенки к раствору неодинакова по высоте труб, что связано с изменением состава и гидродинамического режима движения парожидкостной смеси. Анализ показывает, что в общем случае можно рассматривать несколько зон по высоте кипятильных труб. В нижней части происходит подогрев раствора до температуры его кипения. В этой зоне (рис. 4.3) интенсивность теплоотдачи к раствору определяется скоростью циркуляционного движения еще не нагретого до температуры кипения раствора, а соотношения для расчета коэффициента теплоотдачи на участке подогрева раствора - это корреляционные формулы для вынужденной конвекции без изменения фазового состояния жидкости (3.59)-(3.бО). [c.319]

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]

Процесс кипения жидкости в трубе в условиях вынужденного течения еще более сложен, чем в случае кипения в большом объеме. На рис. 5 представлены кривые распределения температуры в вертикальной трубе [Л. 15]. [c.215]

В испарителях холодильных машин в зависимости от конструкции аппарата и гидродинамической обстановки в системе жидкость— теплопередающая поверхность реализуются следующие виды кипения на пучке труб при свободной конвекции в пленке жидкости, стекающей по поверхности горизонтальных или вертикальных труб внутри труб и каналов при свободной или вынужденной конвекции кипящей жидкости. [c.34]

В настоящее время нет еще обобщенных формул для определения коэффициента теплоотдачи в трубках при кипении этой жидкости. Проводились только единичные опыты, чаще в сосудах большого объема и как исключение на единичной вертикальной трубе [25]. Обработка опытов, проведенных на единичной трубе с естественной циркуляцией при разном характере движения паро-жидкостной эмульсии дифенильной смеси, осуществлялась для разности температур стенка — жидкость, равной 1—100° С. Опыты показали, что при At < 6—7° С коэффициент теплоотдачи возрастает с увеличением At, а при At > 14° С — уменьшается с увеличением At. С повышением давления в трубе коэффициент теплоотдачи возрастает. Изменение коэффициента теплоотдачи в зависимости от разности температур показано на фиг. 109. Характер изменения коэффициента теплоотдачи при кипении дифенильной смеси идентичен характеру изменения коэффициента теплоотдачи при кипении воды. [c.175]

Имеются опытные данные по теплоотдаче при кипении дифенильной смеси в сосуде большого объема [32] и в вертикальной трубе с внутренним диаметром 40 мм и длиной обогреваемого участка 2,2 м [9]. При кипении дифенильной смеси в большом объеме при атмосферном давлении были получены следующие значения коэффициента теплоотдачи от стенки к кипящей жидкости [c.54]

Из изложенного следует, что одним из методов интенсификации теплообмена при кипении является создание таких условий, при которых возникает кольцевой режим кипения. Это можно осуществить за счет организации течения жид-.кости в виде пленки внутри и снаружи труб, на плоских вертикальных и горизонтальных поверхностях и за счет уменьшения толщины слоя кипящей жидкости путем применения вставок в кипятильные трубы. В последнем случае пути движения паровых пузырей переносятся на периферию, растет турбулизация потока и а возрастает (по сравнению с кипением в трубах). Эффект снижения толщины слоя, приводящий к возрастанию коэффициента теплоотдачи, сказывается больше при малых щелях шириной порядка отрывного диаметра парового пузыря [99]. [c.85]

Влияние плотности орошения. При кипении жидкости в пленке коэффициент теплоотдачи зависит от плотности орошения. Это установлено опытами по стеканию пленки по внутренней или внешней поверхности вертикальных труб и опытами на горизонтальных трубах. С изменением плотности орошения меняются гидродинамические условия течения пленки и это сказывается на а. [c.109]

Уравнение, описывающее теплообмен при кипении в трубах, а также в большом объеме с вертикальным расположением характерного размера поверхности, должно учитывать именно это отличие в гидродинамике кипящей жидкости непосредственно в пограничном слое. В этом отношении наши представления о механизме процесса близко совпадают с взглядами Л. С. Стермана [16] и Г. Н. Кружи-лина [2]. [c.92]

Система непосредственного охлаждения имеет и другие дополнительные особенности, не связанные с трудностями и ошибками регулирования перегрева пара, выходящего из испарителя. Они вызваны изменением характера движения хладагента в трубах охлаждающих приборов. По трубам батарей и воздухоохладителей движется двухфазная смесь, состоящая из жидкой и паровой фаз, поскольку при кипении жидкости в охлаждающих приборах образуется пар и его количество возрастает по мере движения хладагента по длине шланга охлаждающего прибора. В горизонтальных трубах при неполном заполнении труб может быть разделенное движение двухфазной смеси, волновое, пробочное (или снарядное), кольцевое. При полном заполнении горизонтальных труб и в вертикальных трубах возможно эмульсионное движение двухфазной смеси, пробочное (или снарядное), а также кольцевое. Характер движения двухфазной смеси зависит прежде всего от плотности теплового потока, подводимого к охлаждающему прибору, поскольку с ней связаны количество образующегося пара и скорость его движения в той части сечения трубы, которая занята движущимся паром. Поэтому формы движения двухфазной смеси изменяются по ходу движения хладагента в трубах охлаждающих приборов, а также при резком изменении нагрузки на них. Например, при загрузке теплым продуктом камеры (аппарата) для замораживания или при бурном выделении теплоты реакции в аппарате химического производства возможен переход от разделенного или [c.187]

Появившись впервые в технике около 20 лет назад, выпарные аппараты с принудительной циркуляцией завоевали прочное место в химической промышленности. В настоящее время эти аппараты изготовляются разнообразных конструкций с внутренними и выносными, с вертикальными и горизонтальными кипятильниками, с приспособлениями для циркуляции в виде мешалок и насосов — центробежных, ротационных и винтовых, расположенных внутри или вне корпуса аппарата. На рис. 91 изображен аппарат с вертикальным выносным кипятильником, предназначенный для упаривания кристаллизующихся растворов. Упариваемая жидкость центробежным насосом 1 подается в трубки кипятильника 2, откуда через вертикальную трубу 3 высотой около 1 м, попадает в паровую камеру 4. Над греющими трубками, таким образом, всегда имеется столб жидкости, устраняющий кипение в трубках. Нижняя часть паровой камеры служит солеотстойником. [c.251]

Пайрет и Избин [84] в 1954 г. опубликовали данные по теплообмену при кипении различных жидкостей в вертикальной трубе с естественной циркуляцией. Труба внутренним диаметром 27,2 мм обогревалась электрическим током, проходившим по обмотанной вокруг нее ни-хромовой спирали. Общая длина экспериментального участка составляла 1,5 м обогрев проводился на длине [c.110]

Кипение жидкостей внутри вертикальных труб (кипятильники и испарители с естественной циркуляцией). Испарители с естественной циркуляцией обладают рядом преимуществ, среди которых следует назвать 1) небольшое время пребывания обрабатываемой жидкости в аппарате 2) легкость чистки аппаратов 3) низкую стоимость оборудования 4) относительно высокую скорость теплопередачи 5) небольшую чувствительность по отношению к загрязнению. Циркуляция в аппаратах подобного типа осуществляется под действием разности плотностей нагретой жидкости внутри нагревателя и холодной жидкости вне его. Количество образующегося в аппарате пара является функцией скорости теплопередачи, но отношение количества жидкости и количества пара в смеси, уходящего из испарителя, является функцией гидравлических характеристик аппарата, трубопроводов и сепара-ционной камеры. Здесь различают два механизма теплоотдачи перенос тепла к потоку жидкости по мере того, как ее температура повышается до точки кипения (точка кипения выше, чем температура жидкости на входе и на выходе) теплоотдача вследствие пузырькового кипения жидкости между началом зоны кипения и выходом из труб. Подробное описание этих явлений приведено в работах Файра и Керна Значения максимального теплового потока для ряда жидкостей, испаряемых в термосифонном кипятильнике из семи труб диаметром 21,2 мм и длиной 3,05 м. приведены в табл. 111-6. Максимальные значения теплового пртока несколько меньше соответствующих величин Для горизонтальных труб, приведенных в табл. 1П-5. Глубина погружения горизонтальных труб около 25 мм, а напор жидкости внизу вертикальных труб [c.214]

При прочих равных условиях скорость циркуляции жидкости в вертикальных вьшарных аппаратах значительно выше, чем в горизонтальных, так как при кипении жидкости в вертикальных трубах происходит энергичная циркуляция жидкости вследствие образования пузырьков вторичного пара. В циркуляционном пространстве, в виде центральной трубы большого диаметра или кольцевого канала между стенками нагревательной камеры и корпуса аппарата, создается замкнутый круговорот раствора, способствующий увеличению скорости его циркуляции. Следует, однако, подчеркнуть, что в аппаратах с много кратно й циркуляцией вьшариваемого раствора кратность циркуляции очень BejmKa (несколько десятков объемов раствора с конечной концентрацией смешиваются с одним объемом свежего раствора). Поэтому процеос протекает практически при конечной концентрации раствора, что неблагоприятно отражается на величине коэффициента теплопередачи. [c.400]

Кипение жидкости в вертикальной трубе при естественной цмркуляф<и [c.554]

При кипении жидкости в вертикальных трубах интенсивность теплоотдачи неодинакова по высоте трубы, что связано с изменением гидродинамического режима движения парожидкостной смеси. Анализ показывает, что в общем случае можно рассматривать несколько зон. В нижней части трубы происходит подогрев раствора до температуры кипения. В этой зоне интенсивность теплоотдачи определяется только движением недогретого раствора (соотношения для вынужденной конвекции). За экономайзерным участком следует зона ограниченного кипения в пристенном слое, где начинает сказываться влияние процесса парообразования, интенсифицирующего общую теплоотдачу. Далее следует зона развитого кипения по всему объему движущегося раствора. Выше может находиться участок еще более интенсивной теплоотдачи при кипении в тонком слое раствора, сохраняющемся на внутренней стенке трубы, тогда как по центру трубы поднимается парожидкостная эмульсия. Пристенная пленка утоньшается в направлении снизу вверх и может исчезнуть в верхнем участке кипятильных труб, что существенно уменьшает интенсивность теплоотдачи в этой зоне. [c.262]

В испарителях, в которых жидкость движется сии 1у вверх по вертикальным трубам, температура кипения жидкости вннзу выше, чем вверху, из- , а большего гидростатического давления. Таким обра юм, в нижней части труб кипение отсутствует и температура увеличивается до достижения температуры кипения, соответствуюикч локаль- [c.68]

При кипении жндкости в вертикальных трубах коэффициент теплоотдачи выше, чем в го]1и юнтальных трубах. В первом случае перемешивание жидкости 1г пара ироисходит более или менее равномерно, тогда как в горизонтальных трубах внилу находится жидкость, а наверху — плохо проводящий тепло пар. [c.78]

Кипятильник куба состоит из ряда вертикальных труб, по которым протекает кубовая жидкость. Температура жидкости регулируется подачей пара в межтрубпое пространство кипятильника. При кипении жидкость частично испаряется отбор кубового остатка производится регулятором в зависимости от уровня жидкости в кубе колонны. Пар подается через редуцирующий клапан, его расход регулируется ПИД- [c.265]

Процесс кипения раствора в вертикальных трубах сложен и все еще недостаточно изучен. При изучении кипения воды, молока и других жидкостей под вакуумом в стеклянном кипятильнике наблюдается следующая картина процесса, схематически показанная на фиг. УП1. 11. Ёсли внутренняя трубка 20 307 [c.307]

Испарение жидкостей при температуре кипения. Поверхность теплообмена наиболее распространенных испарителей представляет собою пучок вертикальных труб, внутри которых кипит испаряемая жидкость, а межтрубное пространство занято греющим теплоносителем. Последним служит чаще всего конденсирующийся пар, а в ряде случаев — высоконагретые газы или жидкости. Высота и диаметр труб, как мы увидим в главе VIII, выбираются исходя из технологических факторов. Искомой величиной в инженерных расчетах является требуемая поверхность теплообмена (нагрева), для определения которой необходимо знать коэффициент теплопередачи К- [c.370]

Кипение внутри вертикальных труб при вынужденном движении кштящей жидкости (обычно поступающей в нижнюю часть трубы) имеет место во многих аппаратах. Если в обофеваемую трубу жидкость входит с температурой ниже Т -, то на начальном участке наблюдается пристенное кипение. После быстрого прогрева всего потока жидкости до кипение происходит по всему объему поднимающейся жидкости. Выше паровые пузыри могут сливаться в центральной части трубы, а кипение будет продолжаться в тонком кольцевом слое жидкости у горячей поверхности. Интенсивность кипения обычно мало зависит от скорости движения жидкости и определяется интенсивностью пузырькового кипения. Эмпирические корреляции для расчетов длин отдельных участков по высоте кипятильных труб, коэффициентов теплоотдачи, а также для температур жидкости и стенки трубы приводятся в многочисленной литературе (см., например, [1,27]). [c.244]

К числу важнейших конструктивных приемов относится использование оребренных поверхностей. Принципы расчета теплоотдачи от таких поверхностей были рассмотрены выше. В настоящее время известно много различных форм оребрения. Чаще всего оребряется наружная поверхность труб. Для вертикальных труб наиболее распространено устройство продольных ребер, для горизонтальных— поперечных. В последнее время получает распространение оребрение с помощью стержней, которые помимо увеличения поверхности способствуют турбулизации потока. Имеются указания о целесообразности использования для кипения жидкости в пленке труб с мелким оребрением по длине. [c.365]

Вертикально-трубные испарители. В бак с рассолом погружены секции из вертикальных труб (38 X 3,5 мм), изогнутых по концам и приваренных к горизонтальным коллекторам, которые присоединены к отделителям жидкости. Жидкий аммиак через распределитель — гребенку — подается в стояки секций (фиг. 42). Пар, образующийся при кипении аммиака, увлекает часть жидкости в верхний коллектор, из которого она через стояк и нижний коллектор направляется к вертикальным трубам. Происходящая при этом циркуляция в секциях жидкого аммиака и рассола в баке от работы мешалки улучшает теплообмен и обеспечивает удельную тепловую нагрузку или теплосъем около 2500 ккал1м час. [c.87]

В работе Топпса [76] капли а-метилнафталина, индола и ксилола (г=0,3—0,5 мм) падали через вертикальную трубу длиной 43 см, нагретую до 400—900°, т. е. выше температуры кипения жидкостей, на твердую углекислоту, замерзали и измерялись микроскопом. Вычисленная отсюда скорость испарения (убыли в весе) капель оказалась пропорциональной г > . По-видимому, автор допустил существенные ошибки либо в измерениях, либо в расчетах. [c.76]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология