Кипение жидкостей ядерное

Теплоотдача к кипящему агенту в трубном пространстве осуществляется путем ядерного кипения и двухфазной конвекции в зоне кипения жидкости. В начале зоны кипения пузырьки пара, оторвавшиеся от стенок трубки, тонкой цепочкой движутся в ядре потока вверх. Такой гидродинамический режим называется пузырьковым потоком. В этой области теплопередача происходит только за счет кипепия и практически не зависит от двухфазной конвекции. По мере увеличения паросодержания (доли отгона) тонкая цепочка пузырьков пара увеличивается в объеме и сливается в большие стержни (поршни) пара, которые двигаются вверх в ядре потока. Такой гидродинамический режим называется стержневым потоком. В этой области теплопередача происходит как за счет кипения, так и за счет двухфазной конвекции. При дальнейшем увеличении паросодержания стержни пара сливаются в сплошной поток, несущий в себе капли жидкости. У стенок трубок остается тонкая пленка жидкости, которая имеет форму кольца (если смотреть в торец трубки). Такой гидродинамический режим называют кольцевым потоком. В этой области теплопередача практически осуществляется только двухфазной конвекцией. Влияние кипения на теплопередачу невелико. [c.97]

При кипении жидкости образуется пар, температура которого равна температуре насыщения определяемой давлением в аппарате. Кипящая жидкость перегрета и в зависимости от интенсивности парообразования имеет температуру t, которая несколько выше 4- Наибольший перегрев жидкости наблюдается у обогреваемых стенок, причем отдельные точки поверхности стенки (бугорки, шероховатости, пузырьки адсорбированных на поверхности газов и т. д.) являются центрами парообразования, т. е. местами возникновения пузырьков пара. Образующиеся пузырьки быстро растут и, по достижении некоторого диаметра, отрываются от поверхности и поднимаются вверх. При росте и отрыве пузырька происходит охлаждение жидкости вблизи данного центра парообразования и следующий пузырек может образоваться в этом центре только после того, как восстановится необходимая степень перегрева жидкости. Описанный процесс называется ядерным, или пузырьковым, кипением. [c.398]

Эффект Ядерное кипение жидкостей 291, 292 [c.750]

Значения удельной тепловой нагрузки, разности температур и коэффициента теплоотдачи, соответствующие переходу ядерного режима кипения в пленочный, называют критическими. Очевидно, оптимальным режимом кипения жидкостей является режим ядерный, приближающийся к критическому. [c.318]

Область, где изменение а описывается кривой Л, является областью передачи тепла свободной конвекцией. Область, в которой изменение а изображается кривой Б, является областью так называемого ядерного кипения жидкости. [c.139]

В области теплоотдачи при ядерном (пузырчатом) кипении жидкостей, в том числе и некоторых водных растворов, это критериальное уравнение имеет вид [c.251]

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]

При кипении жидкости коэффициенты теплоотдачи могут достигать высоких значений. Это позволяет поддерживать большие тепловые нагрузки при температурах поверхности нагрева, незначительно отличающихся от температуры кипения. На практике встречаются два случая кипения кипение в большом объеме (в условиях свободной конвекции парожидкостной смеси) и кипение при вынужденном движении (кипение жидкости в трубах). Первый случай широко распространен в быту, в промышленности и энергетике он соответствует условиям работы различных испарителей и некоторых типов парогенераторов АЭС. Кипение при вынужденном движении осуществляется в процессе преобразования воды в пар в области экранных поверхностей нагрева топок паровых котлов, работающих при докритических давлениях. Способ отвода теплоты из активной зоны ядерного реактора с помощью двигающейся по каналам кипящей воды используется также на АЭС. [c.330]

Испарение жидкости является процессом, повседневно встречающимся в жизни. Если поверхность жидкости находится в соприкосновении с газообразной средой, то молекулы жидкости покидают ее поверхность и смешиваются с газом. Испарение во внутренних слоях жидкости, сопровождаемое образованием паровых пузырьков, называется кипением. При обычном кипении воды пар, образующийся на свободной поверхности, вначале незаметен. Однако он становится видным, как только увеличится количество подводимого к жидкости тела. При дальнейшем увеличении подвода тепла в некоторых случаях наступает кипение под поверхностью воды. Образуются паровые пузырьки, которые подымаются к поверхности воды, пересекают ее, образуя брызги, и создают над поверхностью воды паровое пространство. Ввиду того, что этот вид кипения обусловлен наличием каких-либо твердых частиц или ядер других видов, на которых образуются паровые пузырьки, оно называется также ядерным кипением. [c.102]

С увеличением плотности теплового потока усиливается перегрев жидкости, в результате чего увеличивается число центров парообразования и частота отрыва пузырьков. Поэтому при ядерном кипении коэффициент теплоотдачи возрастает с увеличением плотности теплового потока. [c.398]

Галлий, индий и таллий относятся к главной подгруппе III группы периодической системы элементов (разд. 35.10). В соответствии с номером группы в своих соединениях они проявляют степень окисления -ЬЗ. Возрастание устойчивости низших степеней окисления с ростом атомного номера элемента иллюстрируется на примерах соединений индия(III) (легко восстанавливающихся до металла), а также большей прочности соединений таллия(I) по сравнению с производными таллия(III). Ввиду того что между алюминием и галлием находится скандий — элемент первого переходного периода — вполне можно ожидать, что изменение физических и даже химических свойств этих элементов будет происходить не вполне закономерно. Действительно, обращает на себя внимание очень низкая температура плавления галлия (29,78 °С). Это обусловливает, в частности, его применение в качестве запорной жидкости при измерениях объема газа, а также в качестве теплообменника в ядерных реакторах. Высокая температура кипения (2344°С) позволяет использовать галлий для наполнения высокотемпературных термометров. Свойства галлия и индия часто рассматривают совместно с алюминием. Так, их гидрооксиды растворяются с образованием гидроксокомплексов (опыт I) при более высоких значениях pH, чем остальные М(ОН)з. Гидратированные ионы Мз+ этой [c.590]

Читая работы классиков органической химии, невольно обращаешь внимание на то, с какой тщательностью и любовью описывают они полученные органические вещества, сколько внимания уделяют в этих описаниях очистке и характеристике веществ. В современных работах эта часть выглядит суше и лаконичнее для каждого вновь полученного вещества принято приводить данные его элементного анализа, брутто-формулу приводят также точки плавления и кипения, для жидкостей — показатель преломления. На основании данных, получаемых с помощью современных физико-химических методов исследования (оптических спектров, ядерного магнитного резонанса, масс-спектрометрии и др.), обычно удается составить представление о структуре вещества, не прибегая к классическим химическим методам установления строения, т. е. к постепенной деградации сложного вещества и исследованию получающихся при этом осколков. Такое описание создает зачастую у начинающего химика ложное представление, что современные методы исследования избавляют его от необходимости тщательной химической работы (прежде всего имеется в виду чистота препарата), чго эти новые методы якобы сами по себе способны дать правильный ответ. Изучающему химию важно внушить с самого начала, что современные методы исследования не исключили тщательности в его работе, а, наоборот, подняли требования к чистоте, индивидуальности органического вещества. Многие препараты, полученные по старым методикам и в свое время описанные как индивидуальные — при исследовании, например, методами хроматографии,— оказываются смесями. Между тем правильный анализ, точная температура плавления, правильная спектральная характеристика — все это может быть получено только при работе с хими- [c.354]

В справочнике в виде формул, таблиц н графиков приведено наиболее полное количество соотношений и величин, удобных для расчетов конкретных случаев теплопередачи. Рассмотрены, по существу, все основные виды теплопередачи теплопроводность, конвективный и лучистый теплообмен, теплопередача при кипении и конденсации жидкости. Данные могут быть использованы для оценки эффективности теплопередачи в активной зоне ядерных реакторов, при разработке н выборе различных типов конструкций твэлов, охлаждаемых однофазными, двухфазными капельными жидкостями илн газовым высокотемпературным теплоносителем. Приведенные формулы позволяют определить эффективность теплообменных аппаратов и оценить способность к теплообмену с окружающей средой строительных сооружений. [c.4]

Тяжелая вода (D2O). В ядерно-ракетных двигателях тяжелая вода используется для замедления нейтронов, она имеет одинаковый с дейтерием коэффициент замедления. Внешне тяжелая вода — прозрачная, бесцветная жидкость с температурой плавления +3,8° С, температура кипения +101,4° С и плотность Y = 1,108 г/см . [c.277]

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]

При некотором критическом значении удельной тепловой нагрузки (для воды при атмосферном давлении ] 000 000 ккал м -час) число центров парообразования становится настолько большим, что отдельные пузырьки сливаются друг с другом и образуют сплошную паровую пленку, отделяющую жидкость от обогреваемой поверхности стенки такое кипение называется пленочным. При пленочном кипении коэффициент теплоотдачи резко снижается, а разность температур между стенкой и жидкостью становится весьма большой, что ведет к перегреву стенки, которая (например, при обогреве горячими дымовыми газами) может нагреться до недопустимых температур. По этой причине производственные аппараты работают всегда в области ядерного кипения. [c.297]

Если температура (Го) поверхности, омываемой жидкостью, выше температуры насыщения, т. е. температуры Тн равновесного парообразования на плоской поверхности жидкости, при данном давлении р, под которым находится жидкость, то возникает кипение — особая неравновесная форма процесса парообразования. При пе слишком значительном перегреве жидкости (А7 = 7 о — Гн) устанавливается пузырьковый (ядерный) режим, для которого характерно образование паровой фазы в виде отдельных пузырьков, зарождающихся только в определенных, дискретно расположенных точках поверхности — центрах парообразования. Под действием более значительного перегрева процесс принимает пленочную форму, которая связана с образованием сплошного слоя пара, отделяющего поверхность от жидкости. Смену режимов кипения принято называть кризисов. Пузырьковому режиму отвечает существенно более высокая интенсивность теплообмена. [c.297]

Во всех наших дальнейших рассуждениях, относящихся к кризису теплообмена как в большом объеме, так и при течении жидкости в трубе, мы будем иметь дело с прямым процессом, т. е. с переходом ядерного кипения в пленочное и называть при этом кр критическим тепловым потоком. Этот термин получил наибольшее распространение в технической литературе. [c.8]

То, что источником энергии является процесс деления ядер, не имеет практически никакого значения для теплоотдачи кипящей жидкости. На пластинах, трубках или стержнях, нагреваемых пропусканием электрического тока, создаются примерно те же условия теплообмена, что и в ядерном реакторе. Однако в гомогенном реакторе, в котором делящийся материал входит в состав водного раствора соли, например уранил-сульфата, пар генерируется совершенно другим образом. Если в такой системе возникнет кипение, то генерирование пара происходит внутри объема жидкости, а не на обогреваемой поверхности, как это имеет место в гетерогенных реакторах. Так образуется пар в том случае, когда слегка перегретая относительно температуры насыщения жидкость подвергается инфракрасному облучению от внешнего источника, например от нагревательной лампы. [c.142]

Среди исследователей не достигнуто еще полного согласия о терминах для различных режимов теплообмена при кипении. Каждый автор вводит свою терминологию. Основное расхождение связано с определением поверхностного и объемного кипения, т. е. образуются ли паровые пузырьки макроскопического размера первоначально на поверхности, или они образуются самопроизвольно в жидкости. Объемное кипение, которое сравнительно редко встречается, наблюдается в чистых жидкостях, нагреваемых излучением, или в гомогенных ядерных реакторах, где тепло генерируется в основной массе жидкости. [c.150]

Быстрые и медленные нейтроны, у-лучи, р-частицы, протоны и даже продукты деления вносят вклад в пузырьковое кипение перегретой жидкости, а хорошо известная пузырьковая камера Глезера [25, 26] для обнаружения ядерных частиц основана на этом процессе. В соответствии с моделью, предложенной Зейтцем [27], большая часть зародышей пузырьков, возникающих в пузырьковой камере, образуется в том случае, когда проходящие частицы (например, протоны или п-мезоны) передают энергию резерфордовского рассеяния электронам в перегретой жидкости. Электроны быстро расходуют эту кинетическую энергию (порядка нескольких киловольт) на соударения с молекулами, и она выделяется в виде тепла. [c.162]

Следует отметить, что интенсификация процесса кипения акустическими колебаниями эффективна лишь в начальной стадии. В дальнейшем при развитой области ядерного кипения эффект акустического воздействия резко снижается. Более целесообразно применять акустические колебания для интенсификации испарения жидкости без кипения, т. е. для второго случая. [c.141]

Следует лишь иметь в виду, что в некоторых условиях, например при кипении жидкости, вибрация может отрицательно сказываться на интенсивности теплообмена между нагревателем и нагреваемой средой. Такое явление можно наблюдать при умеренных тепловых потоках q 6000 — 15 ООО ккал/м час) в случае ядерного кипения [174]. Снижение интенсивности теплоотдачи при вибрации в этом случае объясняют слишком ранним отрывом пузырей пара от поверхности нагрева и уменьшением в связи с этим их турбулизующего воздействия на пограничный слой жидкости. [c.71]

К опасным нарушениям технологического режима и разрывам теплообменных элементов во взрывоопасных производствах приводят ошибки в аппаратурном оформлении и при ведении процессов. Например, иногда не учитываются особенности теплоотдачи кипящей жидкости. Как известно, при кипении жидкости пар имеет температуру насыщения, зависящую от давления в аппарате. При интенсивном парообразовании кипящая жидкость перегревается и имеет температуру несколько выше температуры насыщения. Наибольший перегрев жидкости наблюдается около обогреваемых стенок, причем отдельные точки поверхности стенок (бугорки, шероховатости, пузырьки адсорбированных на поверхности газов и т. д.) являются центрами парообразования, т. е. местами образования пузырьков пара, которые при определенном росте отрываются, охлаждая жидкость вблизи данного центра. При таком ядерном или пузырьковом процессе с увеличением удельной тепловой нагрузки возрастает перегрев жидкости и до определенного предела коэффициент теплоотдачи. Однако при достижении некоторого критического значения удельной тепловой нагрузки <7кр [для воды при атмосферном давлении <7кр = 4,19-10 Дж/(м2-ч)] число центров парообразования становится настолько большим, что отдельные пузырьки сливаются друг с другом, образуя сплошную паровую пленку, которая отделяет жидкость от обогреваемой поверхности стенок. При таком пленочном режиме кипения коэффициент теплоотдачи резко снижается, и разность температур между стенкой и жидкостью становится весьма большой, что многократно приводило к опасным перегревам стенок ап-пярятов (например, при обогреве горячими топочными газами), к их разрывам, выбросам горючих продуктов и крупным авариям. [c.184]

Значения удельной тепловой нагрузки, температурного напора и коэффициента теплоотдачи, соответствующих переходу ядерного режима кипения в пленочный, называют критическими. Зная критические значения Этих величин, можно устано(Вить оптимальный температурный режим работы теплообменных аппаратов, работающих при кипении жидкости (кипятильники ректификационных колонн, вьшарные аппараты и т. д.), но зависимости кр. =f At) и IKP. =f At) для многих жидкостей не исследованы. [c.278]

Экспериментальное изучение кипения жидкости на проволочках и внешней поверхности труб, помещенных в большой объем, позволило визуально наблюдать процесс образования, а также движения паровых пузырей после отрыва их от поверхности нагрева. Было отмечено, что с увеличением кшфм ч град) удельного теплового потока ц частота образования пузырей и число центров их возникновения возрастают. При некотором значении <7 в результате взаимодействия соседних пузырей доступ жидкости к поверхности нагрева внезапно прекращается, у стенки образуется сплошной поток пара и теплоотдача снижается в десятки и даже сотни раз. Соответственно скачком возрастает температура стенки. Это явление принято называть кризисом теплообмена при кипении. Оно является следствием перехода ядерно го кипения жидкости в кипение пленочное. [c.7]

Был произведен ряд экспериментов с применением двух рабочих жидкостей — воды и четыреххлористого углерода, обладающих весьма различными физическими свойствами. Применение таких жидкостей вызвано необходимостью получения уравнений теплообмена при кипении на горизонтальной и вертикальной поверхности нагрева, имеющих общую применимость. В табл. 31 приведены значения теплофизических констант, которыми следует пользоваться при составлении общего уравнения теплоотдачи. Экспериментом установлено, что теплоотдача при ядерном кипении подчиняется различным законам в зависимости от величины теплового потока. Переход от одного к другому закону совершается в пределах от 5000 до 10 000 ккал1м час для горизонтальных 112 [c.112]

К физическим взрывам следует отнести также явление так называемой физической (или термической) детонации. Это явление возникает при смешении горячей и холодной жидкостей, когда температура одной из них значительно превышает температуру кипения другой (например, при выливании расплавленного металла в воду). В образовавшейся парожидкостной смеси испарение может протекать взрывным образом вследствие развивающихся процессов тонкой фрагментации капель расплава, быстрого теплоотвода от них и перегрева холодной жидкости. Физическая детонация сопровождается возникновением ударной волны с избыточным давлением в жидкой фазе, достигающим в некоторых случаях тысяч атмосфер. Указанное явление может стать причиной крупных аварий в ядерных реакторах и на промышленных предприятиях металлургической, химической и бумажной промышленности ( ronenberg, 1980]. - Прим. ред. [c.244]

Конденсация пара в потоке недогретой жидкости (в каналах с предвключениым смесителем пара и жидкости, при поверхностном кипении в трубах, в опускном канале кипящих ядерных реакторов и др.). При пузырьковой структуре неравновесного двухфазного турбулентного потока коэффициент теплоотдачи, отнесенный к границе раздела фаз (поверхности парового пузыря), может быть определен как [91] [c.190]

IV) .г02—Т (Мо, Ш). Из числа керметов на основе карбидов наибольшее распространение получили твердые сплавы УС—Со. Кермет АЬОз— 15%, Сг — 25%, — 60% используют в ракетном двигателе, работающем на твердом топливе. Многие керметы обладают высокой износостойкостью и применяются для изготовления штампов, фильер, матриц для протяжки металлов методом холодной деформации и пресс-форм в порошковой металлургии. Материал на основе СгзС —83%, N —15%, Ш —2% используют для изготовления деталей насосов, подающих соленую воду при температурах, близких к кипению, клапанов нефтяных скважин, сопел для агрессивных жидкостей и газов. Широкое применение керметы получили и в измерительной технике, для изготовления термоэлектродных катодов, а в ядерной технике — в качестве тепловыделяющих элементов (иОа—А —сталь), защитной арматуры (СГ2О3—Сг), регулирующих и аварийных стержней (оксиды РЗЭ — нержавеющая сталь). [c.156]

Переход от ядерного кипения к механизму испарения связан, вероятно, с гидродинамическими условиями, преобладающими в дисперсно-кольцевом режиме, который наступает с увеличением паросодержания. Этот переход может быть использован как чувствительный критерий для определения границы между дисперсным и другими режимами потока. При передаче тепла от стенки к дисперсному ядру потока тепло должно пройти через слой жидкости и вода должна испариться с жидкой поверхности и в процессе массообмена попасть в ядро потока. Эта картина содержит гипотезу о том, что пузырьки не возникают в жидкой пленке. Колльер и Паллинг [121] недавно показали, что теория Хау [122] об инициировании пузырькового кипения может объяснить это явление. [c.248]

Подобно воде П1>и кипсгши амальгамы переход от пузырчатого кипения к плспочпому характеризуется значительным гистерезисом. Следовательно, как и в случае кипения смачивающихся жидкостей, при кипении амальгамы существуют две критические тепловые пагруз-Чкр — прекран1,сние ядерного кипения и гр— прекращение пленочного кипения, причем [c.147]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология