где
- тепловой поток;
- температура стенки;
средняя температура жидкости.
Эта зависимость характеризует теплоотдачу от обогревающей
поверхности к жидкости и называется кривой кипения (рисунок 4).
Рис. 4. Кривая кипения воды
<https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%BE%D0%B4%D0%B0> в трубах
Можно выделить пять характерных областей:
1. До точки
. Область конвекции;
2. Между точками
и
. Область неразвитого
пузырькового кипения. Характеризуется повышением интенсивности теплообмена за
счет переноса образующихся пузырьков в ядро потока;
. Между точками
и
. Область развитого
пузырькового кипения. Характеризуется высокой интенсивностью теплообмена за
счет переноса образующихся пузырьков в ядро потока. Интенсивность нарастает по
мере увеличения плотности пузырьков;
. Между точками
и
. Область неустойчивого
пленочного кипения. Характеризуется "сливанием" отдельных пузырьков в
пристенной области. Из-за уменьшения центров парообразования, а также
нарастания паровой пленки у обогревающей поверхности, теплоотдача падает;
. От точки
. Область устойчивого
пленочного кипения. Характеризуется покрытием обогревающей поверхности сплошной
пленкой пара и, как следствие, низкой теплоотдачей.
Данную кривую можно получить, увеличивая и поддерживая
температуру греющей стенки
. В этом случае, по мере увеличения
последовательно
сменяются пять областей кипения.
В случае увеличения и поддержания теплового потока, порядок
смены режимов кипения будет иным. Сначала последовательно сменят друг друга
режимы конвекция не кипящей жидкости (до т.
), поверхностного кипения
(между точками
и
) и развитого
пузырькового кипения (между точками
и
). При дальнейшем
увеличении теплового потока обогревающая поверхность быстро покрывается паровой
пленкой (от точки
до точки
), что сопровождается
увеличением температур и через короткое время, после достижения стационарного
состояния, кипение характеризуется высокой температурой стенки (от точки
). Данное явление
называется кризисом теплоотдачи, а тепловой поток
, при котором начинается
резкий рост температур (
-
) - первым критическим тепловым потоком, или,
чаще, просто - критическим тепловым потоком.
Если после достижения точки
тепловой поток начинает
уменьшатся, то пленочный режим кипения сохраняется до достижения точки
. В случае дальнейшего
уменьшения теплового потока пленочный режим кипения сменяется на пузырьковый
(от точки
до точки
), и температура греющей
поверхности быстро снижается. Тепловой поток
, при котором пленочный
режим кипения сменяется на пузырьковый (
-
), называется вторым
критическим тепловым потоком.
В данный работе мною была исследована кипения при пузырьковым режиме и пленочным режиме и кипение в большом объёме.
Кипением называется процесс образования пара внутри объема жидкости в виде паровых пузырьков или паровой пленки.
При конвективной теплоотдаче кипение происходит около нагретой поверхности теплообмена (около стенки). Если при этом происходит свободная конвекция жидкости в "неограниченном" пространстве, то процесс называют "теплоотдачей при кипении в большом объеме".
Количество теплоты, необходимое для перевода жидкости в пар в процессе кипения.
Механизм кипения и интенсивность теплоотдачи зависят от величины перегрева стенки. Выделяют три основных режима кипения: пузырьковый, переходный и пленочный.
Режим пузырькового кипения обеспечивает наиболее эффективную теплоотдачу. Этот режим применяется в парогенераторах тепловых и атомных электростанций, при охлаждении двигателей, элементов конструкции энергетических, металлургических, химических агрегатов, работающих в условиях высоких температур.
В пленочном режиме кипения сплошная пленка пара оттесняет
жидкость от поверхности и условия теплообмена стабилизируются, а коэффициент
теплоотдачи перестает снижаться, оставаясь практически постоянным.
1. http://abc. vvsu.ru/Books/p_teplotehnika/page0014. asp <http://abc.vvsu.ru/Books/p_teplotehnika/page0014.asp>
. https: // ru. wikipedia.org/wiki/Кипение <https://ru.wikipedia.org/wiki/Кипение>
.http://ispu.ru/files/u2/MU_2106_-_issledovanie_teplootdachi_pri_kipenii. pdf <http://ispu.ru/files/u2/MU._2106_-_issledovanie_teplootdachi_pri_kipenii.pdf>