Пузырьков устойчивость

Основная задача теплового расчета пленочного испарителя заключается в выборе удельного теплового потока д, обеспечивающего теплообмен с устойчивым пленочным течением, т. е. без разрушения пленки паровыми пузырьками, образующимися при интенсивном кипении жидкости. Это соблюдается при д <С 2( н.к-Плотность теплового потока начала пузырькового кипения определяется по формуле [c.199]

Принято считать, что подобные пузырьковые режимы неустойчивы. Однако если слиянию пузырей препятствуют поверхностно-активные вещества, блокирующие поверхность раздела фаз, то подобный пузырьковый режим может существовать при высоких газо-содержаниях вплоть до образования пены. Устойчивый пузырьковый режим может существовать и для чистых жидкостей. Как известно, основной механизм образования газовых пузырей — дробление их турбулентными пульсациями. Следовательно, мощность, вводимая в единицу массы потока, должна превышать некоторое пороговое значение. При движении двухфазного потока в канале основную долю диссипируемой мощности составляет трение жидкости о его стенки. Таким образом, в рассматриваемом случае пузырьковую структуру течения газо-жидкостного потока в первую очередь будет определять кинетическая энергия жидкости. [c.208]

Использование для анализа устойчивости нерегулируемого реакторно-регенераторного блока более сложных модельных представлений и, в частности, учет наличия в кипящем слое плотной и пузырьковой фаз [89] выявили в статике несколько стационарных состояний объекта. Эти исследования нуждаются в серьезной экспериментальной проверке, поскольку их результаты играют важную роль при выборе стратегии управления. [c.119]

Визуальные наблюдения за процессом кипения показали наличие устойчивого пузырькового кипения на поверхностях с пористыми покрытиями в области малых ДГ, при которых для ребристых и особенно гладких труб характерен режим свободной конвекции. При этом число стабильно действуюш их центров парообразования суш ественно выше, а отрывные размеры пузырей меньше, чем на гладких поверхностях. [c.24]

Для систем газ— жидкость режим динамической пены является режимом движения пузырей во взвешенном слое. Возможно также и полное заполнение пузырьковой колонны плотным слоем пузырей и ее устойчивая работа в таком режиме [46]. Однако это осуществимо только в присутствии добавок поверхностно-активных веществ, затормаживающих процесс коалесценции пузырей. [c.186]

На рис. (5-36) приведены кривые для устойчивого пузырькового, пробкового (снарядного) и стержневого (кольцевого) режимов в координатах м) — г. [c.235]

В зависимости от величины скорости газа различают три основных режима работы тарельчатых массообменных аппаратов. При малых скоростях реализуется барботажный (пузырьковый) режим, при котором газ проходит через слой жидкости в виде индивидуальных пузырьков. При больших скоростях над слоем жидкости, насыщенной мелкими пузырьками газа, возникает слой пены суммарная поверхность контакта фаз в таком пенном режиме увеличивается, но сам слой пены часто не обладает достаточной устойчивостью, и стабильная работа аппарата в пенном режиме требует поддержания постоянной величины скорости газа. Дальнейшее увеличение скорости газа приводит к смене пенного режима на струйный, при котором газовые струи выходят из газожидкостного слоя с образованием значительного количества брызг в таком режиме поверхность контакта фаз уменьшается, поэтому струйный режим работы колпачковых тарелок не является предпочтительным. [c.399]

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]

Коэффициент аг при пузырьковом кипении значительно выше, так что общий коэффициент теплопередачи К при этом в 1,5-2 раза больше, но при этом устойчивость пленочного течения уменьшается. Так, при проведении процесса под вакуумом с небольшим остаточным давлением при достижении скорость образующихся вторичных паров становится слишком большой даже для прямоточных аппаратов. Кроме того, пузырьковый режим кипения недопустим, если вьшариваемый продукт склонен к ценообразованию или образованию кристаллов на теплопередающей поверхности. По этим причинам при расчете пленочных аппаратов со свободно стекающей пленкой, как правило, стараются избегать работы в области пузырькового режима. [c.194]

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]

Пузырьковое кипение смесей наблюдалось даже при наименьших в опытах значениях д. Количество устойчивой мелкодисперсной пены и интенсивность пенообразования были более значительными, чем в сопоставимых условиях на гладких трубах. Из-за большого количества пузырей пленка становится непрозрачной. В исследованном диапазоне изменения д имели место только зоны неразвитого или развитого кипения. [c.136]

На рис. 5.38 приведены кривые для устойчивого пузырькового, пробкового (снарядного) н стержневого (кольцевого) режимов в координатах — -щ, ,. [c.246]

Напротив, если слой низок и факел пробивает слой, то реализуется устойчивый стационарный режим истечения без зарождения пузырей. При промежуточных соотношениях протяженности факела и высоты слоя над осью струи возможны определенные сочетания стационарного и пузырькового типов течения. Среди них практическое значение имеет режим локального фонтанирования, в котором реализуется квазистационарное течение без пробоя слоя. [c.22]

Величина гу во всех рассуждениях рассматривалась как величина. известная. Это согласуется с принятой постановкой задачи, по которой плотность теплового потока 0 считается заданной по условию. При всей типичности такой постановки ее нельзя считать единственной заслуживающей внимания. Так, например, очень интересный и в теоретическом и в прикладном отношении вопрос об условиях наступления кризиса кипения по самому существу своему приводит к задаче диаметрально противоположного содержания. В конечном счете проблема кризиса при кипении заключается в определении критической плотности теплового потока, т. е. той плотности, при которой в заданных условиях (род жидкости, давление, скорость вынужденного движения и т. п.) происходит переход от одного режима кипения к другому от пузырькового к пленочному верхняя, или первая критическая плотность) или от пленочного к пузырьковому нижняя, или вторая критическая плотность). В этих условиях плотность <7 является величиной искомой. Комплекс Ке теряет значение критерия подобия и становится безразмерной формой искомой переменной. Заметим попутно, что существование двух заметно различающихся между собой критических плотностей свидетельствуют о большой устойчивости раз образовавшейся пленки. [c.315]

Рассмотрены гидродинамические закономерности газожидкостных потоков различной структуры (кольцевой, волнообразной, слоистой, пузырьковой, пробковой, поршневой), разные их модели, устойчивость. Процесс кипения жидкости описан применительно к теплоотдаче от обогреваемой поверхности к кипящей жидкости, а процесс конденсации — к разным структурам газового потока, особенностям и расположению поверхностей осаждения. [c.382]

Если температурный напор больше АГ р2, то режим кипения называется пленочным. Он характеризуется тем, что на поверхности нагрева существует устойчивая пленка перегретого пара. При пленочном кипении перенос теплоты через паровую пленку осуществляется путем теплопроводности, конвекции и излучения. Поскольку теплопроводность пара мала, то интенсивность переноса теплоты при пленочном режиме кипения значительно ниже, чем при пузырьковом. Поэтому отводимые от стенки тепловые потоки могут быть большими только при высоких температурах стенки. [c.341]

Мы рассмотрели смену режимов кипения при постепенном увеличении температурного напора, что обеспечивается таким же изменением температуры стенки Т . Кривая кипения останется такой же, если идти в обратном направлении, т.е. за начальную точку принять точку Е (рис. 13.4). Плавно уменьшая Т , мы придем в точку О, в которой устойчивое пленочное кипение прекратится и начнется переходный режим кипения, который продлится до точки С, после чего будет пузырьковый режим. Таким образом, как при прямом, так и при обратном ходе кривая выглядит одинаково. [c.342]

В целом поведение жидкости при кавитации аналогично ее кипению. При малых амплитудах наблюдается кавитация в объеме, аналогичная пузырьковому кипению порогу кавитации соответствует начало кипения. При больших амплитудах колебаний вблизи излучающей поверхности ее поведение напоминает пленочное кипение в условиях свободной конвекции. Порядки величин критической плотности теплового потока (кризиса режима кипения) и акустического "второго порога кавитации в воде близки ( 10 Вт/м ). Отсюда следует,- что к объяснению критических явлений при кавитации возможно следует подойти с позиций термодинамик и и гидродинамическЪй теории устойчивости. Существующие же объяснения пока противоречивы и исходят из других посылок [26]. [c.62]

Развитое пузырьковое киление отличается большой устойчивостью к различного рода внешним воздействиям, таким к к естественная и принудительная циркуляция, вибрация поверхности теплообмена, электрические и магнитные поЛ я и т. п. Эта особенность пузырькового кипения позволяет в некоторых случаях [c.211]

При кипении на изотермической поверхности максимальная плотность теплового потока ограничена первым кризисом Превышение критической плотности теплового потока приводит к смене режима кипения, сопровождается резким ростом температуры стенки, часто ее пережогом. Резкая смена режимов кипения и пережог стенки могут наблюдаться и при кипении на неизотермической поверхности. В связи со сказанным постановка задачи об исследовании устойчивости процесса кипения является вполне оправданной. Однако прежде чем привлекать к ее решению математический аппарат, необходимо дать четкую физическую постановку задачи. Здесь возможны различные подходы. Один из них (разработанный в трудах С. С. Кутателадзе, В. М. Боришанского и Н. Зубера) основывается на гидродинамической природе кризиса кипения, когда неустойчивость проявляется в скачкообразной смене пузырьковой или пленочной структуры двухфазного пограничного слоя. Авторы проанализировали механизм смены режимов кипения и построили гидродинамическую теорию, позволяюш ую определить максимальную плотность теплового потока на поверхности нагрева при пузырьковом кипении и минимальную — при пленочном. Второй подход основан па том, что режим кипения определяется температурой поверхности нагрева. Этот подход был использован рядом авторов (Эдьютори, Нишикава, Стефан, Ван Оверкерк и др.) при анализе устойчивости простейшего случая — теплообмена при кипении на изотермической поверхности. Б случае неизо-термической поверхности на ней одновременно может сущест- [c.30]

Разработка проблем, связанных с устойчивостью однородных дисперсных потоков, описываемых двухскоростной континуальной моделью, еще далека от завершения. С точки зрения практических задач, решение проблемы устойчивости позволило бы получить научно обоснованные закономерности для определения границ существования однородных режимов течения. Давно замечено, что однородные режимы движения частиц при некоторых условиях нарушаются. Так, при ожижении твердых частиц газами при нормальных давлениях псевдоожиженный слой неоднороден. Он представляет собой слой взвешенных частиц с пористостью, близкой к пористости плотноунакованного слоя, в котором поднимаются заполненные газом свободные от частиц полости, получившие название пузырей. В аппаратах и трубах небольшого размера движение твердых частвд в газах сопровождается образованием газовых полостей, занимающих все сечение аппарата (так называемый поршневой режим движения твердой фазы). Установлено, что пузыри и поршни являются следствием нарастания малых возмущений пористости, т. е. проявляющейся неустойчивости потока твердых частиц. Однако неустойчивость наблюдается далеко не во всех дисперсных потоках. Ожижаемые жидкостью слои небольших твердых частиц из не слишком плотного материала однородны. Опыты по ожижению частиц газами при высоком давлении указывают на явный переход от однородного режима псевдоожижения к пузырьковому. При снижении давления не наблюдаются неоднородности при движении эмульсий в несмешивающихся жидкостях и небольших (до мм) пузырьков. В [26] показано, что причиной неустойчивости двух взаимодействующих фаз в дисперсных потоках является инерция частиц. Небольшое локальное увеличение концентрации частиц в потоке в соответствии с безынерционным законом движения (см. уравнение (3.3.2.69)) должно приводить к локальному уменьшению скорости их движения. Однако частицы в реальных потоках в большей или в меньшей степени обладают инерцией и не могут изменить скорость мгновенно. Поэтому, следуя за возникшим уплотнением, они догоняют частицы, движущиеся в уплотнении с меш.шей скоростью, и, таким образом, возникшее возмущение нарастает. [c.194]

Мы рассмотрели модель системы, состояш,ей из квазисвободного электрона в плотной жидкости. Как уже было отмечено, такая модель пригодна лишь тогда, когда электрон слабо взаимодействует с атомом однако это условие не сохраняется в случае жидкого гелия. Действительно, отталкивание электрон — атом оказывается в гелии настолько большим, что образование полости в жидкости может приводить к состояниям с более низкой свободной энергией, чем состояние квазисвободпого электрона, несмотря на резкое возрастание кинетической энергии при локализации электрона внутри полости. Пузырьковая модель электрона в жидком гелии обычно приписывается Фейнману, на подробно она была впервые описана Купером в работе [40]. Основная идея модели состоит в том, что достигается устойчивая конфигурация раствора в результате равновесия, которое наступает, с одной стороны, между отталкиванием электрона от всех окружающих атомов и, с другой стороны, между силами сжатия пузырька, возникаюгци-ми из-за поверхностного натяжения. В первоначальной работе Купера [40] поверхностное натяжение было весьма приближенно подсчитано на основе микроскопического подхода. Недавно Левин и Сандерс [41а, б] придали пузырьковой модели более отчетливый вид. В вычислениях Сандерса использованы наблюдаемые значения поверхностного натяжения (вместо взятого из приближенной молекулярной модели), а также волновая функция электрона, соответствующая яме с определенной глубиной, подгоняемой под длину рассеяния. Диаметр пузырька оказался равным приблизительно 20 А, что вдвое превышает значение Купера. В результате соответствующего уменьшения кинетической энергии электрона внутри пузырька последний становится легко с кимаемым и изменяющим форму. [c.166]

Мы рассмотрели модель системы, состоящей из квазисвободпого электрона в плотной жидкости. Как уже было отмечено, такая модель пригодна лишь тогда, когда электрон слабо взаимодействует с атомом однако это условие не сохраняется в случае жидкого гелия. Действительно, отталкивание электрон — атом оказывается в гелии настолько большим, что образование полости в жидкости может приводить к состояниям с более низкой свободной энергией, чем состояние квазисвободного электрона, несмотря на резкое возрастание кинетической энергии при локализации электрона внутри полости. Пузырьковая модель электрона в жидком гелии обычно приписывается Фейнману, на подробно она была впервые описана Купером в работе [40]. Основная идея модели состоит в том, что достигается устойчивая конфигурация раствора в результате равновесия, которое наступает, с одной стороны, между отталкиванием электрона от всех окружающих атомов [c.166]

Если фонтанирование осуществляется в слое значительно меньшей высоты, возникает гидродинамически неустойчивый режим и. исче зают основные отличительные черты фонтанирующего слоя, что влечет за собой невозможность использования и всех его преимуществ. Тем не менее минимальная высота исходного слоя при фонтанировании точно не определена и не исследована. Отсутствуют и сколько-нибудь подробные исследования максимальной скорости фонтанирования, при которой происходит переход от устойчивого фонтанирования к пузырьковому либо поршневому режиму псевдоожижения. Правда, в большинстве случаев для практических целей достаточно указать интервал между минимальной и максимальной скоростями фонтанирования с тем, чтобы иметь возможность изменять скорость в нужных пределах без перехода к псевдоожижению. [c.17]

Известно [98], однако, что при экспериментальном определении формы изотермы поверхностного натяжения растворов поверхностно-активных веществ в области очень малых концентраций возможно появление горизонтальных участков, если метод измерения поверхностного натяжения носит динамический характер и не обеспечивает адсорбционного равновесия за время измерения. С другой стороны, в процессах пузырькового разделения или флотоэкстракции, не связанных с образованием устойчивой пены, скорость установления адсорбционного равновесия может ограничивать возможный выбор низких концентраций. [c.101]

Переход от пузырькового кипения к пленочному, согласно теории Кутате-ладзе происходит при достижении критического значения скорости парообразования. В таком кризисном состоянии нарушается устойчивость первоначально двухфазного граничного слоя, представляющего собой паровую пленку на поверхности нагрева и обтекающий эту пленку поток жидкости начинается перестройка граничного слоя. Кинетическая энергия текущего в пленке пара становится недостаточной для поддержания во взвешенном состоянии масс жидкости, стремящихся под действием силы тяжести прорваться сквозь паровой слой к поверхности нагрева. Жидкая фаза отделяется от поверхности нагрева сплошным слоем пара. [c.133]

Устойчивость двухфазного слоя зависит главным образом от скорости газового потока т, отнесенного к сечению резервуара. При малых значениях ш = 0,2- -- 0,35 м1сек, приближающихся к скорости свободного всплывания пузырьков в воде, в резервуаре создается пузырьковый режим без пены. Когда скорость газового потока увеличивается до 0,5—0,85 м/сек, то в результате более интенсивного барботажа создается устойчивый двухфазный пенный слой. Если значение w увеличивается до 1 м/сек и выше, то двухфазная система в резервуаре разрушается под действием газовых прорывов. При этом продукты сгорания уже не образуют равномерную дисперсную систему с водой и глубокое охлаждение их нарушается. В результате чего падает экономичность установки в целом. Таким образом, при расчете водонагревателей с погружными горелками следует принимать во внимание, чтобы скорость газового по-" тока находилась бы в пределах 0,45—0,85 м/сек. [c.130]

Пузырьковое кипение. При пузырьковом кипении г верхность нагрева находится в устойчивом контак с жидкой фазой. При пленочном кипении основной кс такт поверхности нагрева происходит с паровой фаз( Современное состояние учения о жидкости позволь составить физическое представление об условиях дост жения предельного перегрева жидкости [14]. Очевид что предельный перегрев, при котором жидкость еще л жет существовать, не превращаясь в пар, соответств температуре спинодали условие существования уст( чивого пузырькового кипения [15] имеет вид Т <Т С <Гсп- На рис. 4.2 в координатах схематичес [c.142]

АБ — область устойчивого пузырькового кипения БКЖ — область неустойчивого пузырькового кипения БВ — термический кризис, переходная область от пузырькового кипения к пленочному при независимом задании температуры стенки ВГД —область пленочного кипения БГ — нормальный гидродинамический кризис при независимом задании тепловой нагрузки поверхности нагрева КЛ — затянутый гидродинамический кризис при независимом задании тепловой нагрузки поверхности нагрева (участки ЛБВГДЕ и АБК получены экспериментально, участок /СЖ — экстраполяция) - / —/ —температура предельной устойчивости жидкостей (отвечающая температуре спинодали) 2—2 —линия насыщения при атмосферном давлении [c.143]