плотность теплового потока спирта справочник

Четвертый кризис кипения связан с возникновением термодинамической неустойчиво

При низких давлениях возможен третий кризис кипения в форме непосредственного перехода от режима конвективного движения к развитому пленочному кипение Этот переход имеет цепной кавитационный механизм и реализуется при разностях температур на поверхности нагрева и кипение, удовлетворяющих условию: где lж и rж - соотв. теплопроводность и плотность перегретой жидкости, g - ускорение свободного падения.

DТ=Ти Ткип при кипении в большом объеме свободно конвектирующей жидкости: 1 - пузырьковый режим; 2 - переходный режим, характеризуемый сменой пузырьковой структуры на поверхности нагрева сплошным паровым слоем (пленкой), от которого отрываются крупные паровые пузыри; 3 - пленочный режим, при котором происходит также радиационная теплоотдача от поверхности нагрева к через паровой слой; прямая линия характеризует третий кризис кипения, где qкр,10 - плотность теплового потока при v=0, rп - отношение плотностей пара и жидкости, К=r/Cpv - тепловой критерий фазового перехода, Ср - массовая теплоемкость жидкости, ДжДкг.К).

Рис. 1. Зависимость плотности теплового потока от разности температур

Кризисы кипения определяются преим. гидродинамическим механизмом потери устойчивости структуры пристенного двухфазного пограничного слоя. Критерий гидродинамической устойчивости кипения имеет вид: , где Dr - разность плотностей и пара. В первом приближении при кипении в большом объеме насыщенной однородной маловязкой k=const (для воды, спирта и ряда др. сред k~0,14 0,16). В жидкости, основная масса которой недогрета до температуры кипение на величину v=Ткип-Тж, параметр qкp~qкр,10(l+0,1 arп-0,75 К-1),

Пленочное кипение возникает на несмачиваемых поверхностях нагрева (например, кипение ртути в стеклянной трубке); на смачиваемых поверхностях пузырьковое кипение переходит в пленочное (первый кризис кипение) при достижении первой критической плотности теплового потока qкр,1. Интенсивность теплоотдачи при пленочном кипение значительно меньше, чем при пузырьковом, что обусловлено малыми значениями коэффициента теплопроводности l[Вт/(м.К)] и плотности пара по сравнению с их значениями для жидкости. При ламинарном движении пара в пленке a~q-O,25, при турбулентном движении интенсивность теплоотдачи мало зависит от плотности теплового потока и размеров нагревателя. Повышение давления приводит к возрастанию а в обоих случаях. Разрушение пленочного кипение и восстановление пузырькового (второй кризис кипение) на смачиваемых поверхностях происходит при второй критической плотности теплового потока qкр,2[qкр.1 (рис. 1).

Пузырьковое кипение возникает при умеренных тепловых потоках на микровпадинах поверхности, смачиваемой жидкостью. Пар генерируется на действующих центрах парообразования в виде цепочек пузырей. Благодаря циркуляции жидкости, непосредственно контактирующей с поверхностью нагрева, обеспечивается высокая интенсивность теплоотдачи - в данном случае коэффициент теплоотдачи a[Вт/(м2.К)] пропорционален плотности теплового потока q(Вт/м2) в степени ~0,7.

Температура, при которой происходит кипение жидкости, находящейся под постоянным давлением (напр., атмосферным), наз. температурой кипение (Ткип). В качестве Tкип принимают температуру насыщенного пара (температуру насыщения) над плоской поверхностью жидкости, кипящей при данном давлении. Температура кипения при атмосферном давлении приводится обычно как одна из основных физико-химических характеристик химически чистого вещества. С возрастанием давления Ткип увеличивается. Предельная Ткип - критическая температура вещества. Понижение Ткип с уменьшением внеш. давления лежит в основе определения барометрич. давления.

С понижением давления уменьшается плотность пара, возрастает минимальный радиус образования зародышей, поверхность нагрева обедняется центрами генерации паровых пузырей. Это приводит к нестабильному кипение, при котором происходит конвективное движение перегретой жидкости, сменяемое бурным вскипанием, инициированным одной или нескипение микровпадинами подходящего радиуса. С понижением температуры при вскипании эти микровпадины "выключаются", и снова повторяется цикл перегрева движущейся конвективно жидкости.

Работа, необходимая для образования парового "пятна" на стенке и границы раздела - жидкость: L=L0(0,5+0,75cosQ-0,25cos3Q), где Q - краевой угол . При Q=180` работа L=0, т.е. на абсолютно смачиваемой поверхности образуется сферический пузырь, как и в объеме жидкости.

Работа, затрачиваемая на увеличение объема и сферического пузыря радиуса R, определяется по формуле: L0=-(4/3)pR3Dp+4pЛ2s, где Dp - разность в пузыре и окружающей жидкости, Па; а коэффициент . Н/м. Минимальный радиус возникающего парового пузыря (зародыша) Rмин=2Ткипs/[rrп(Тж-Tкип)], где rп - плотность пара, кг/м3; r - теплота парообразования, Дж/кг (Тж и Ткип пояснены ниже). Местами, в которых возникают зародыши паровой фазы, могут служить газообразные включения, твердые частицы, находящиеся в жидкости, микровпадины на поверхностях нагрева и др.

Кипение, переход в пар, образующий в ее объеме структурные элементы (паровые пузыри, пленки, струи); первого рода. На границе раздела жидкость при кипение осуществляется путем испарения. Пузырьки растут вследствие в них жидкости, всплывают, и содержащийся в них насыщенный переходит в паровую фазу над жидкостью. Кипение - одно из фундаментальных физических явлений, используемое во многих процессах химической технологии. Особенность последних состоит в широком применении растворов и смесей различных веществ в качестве рабочих тел. Сложная термогидродинамика кипения чистых жидкостей и растворов оказывает существенное влияние на конструкции и габаритные размеры технологических аппаратов.

выберите первую букву в названии статьи: