Кроме того, для пленочного кипения в недогретой жидкости на поверхности охлаждаемых тел различной формы в условиях большого объема известно достаточное число работ [201–207 и др.], в которых представлены опытные данные. Пленочное кипение недогретой жидкости в условиях охлаждения металлических тел, по-видимому, отличается от стационарного процесса. В [201] впервые был описан режим, названный авторами «микропузырьковым кипением» (microbubble boiling), наблюдавшийся при пленочном кипении воды при недогревах более 22 К. Этот режим фиксировался при температурах поверхности сферы более 400 К, исключающих возможность прямого контакта жидкости со стенкой, и характеризовался образованием вблизи поверхности теплообмена микроскопических пузырьков пара. Значения КТО, отнесенные к температуре насыщения воды, в таких режимах были необычно высоки для пленочного кипения в большом объеме – выше 10 кВт/(м2×К). Видимо, при пленочном кипении недогретой жидкости в условиях охлаждения нагретых тел возникают не имеющие пока однозначного теоретического объяснения процессы, отличные от тех, что характерны для стационарного теплообмена при идентичных температурах жидкости и охлаждаемой поверхности. По этой причине нет достаточных оснований считать, что КТО в условиях охлаждения тел должны совпадать с теми, которые характерны для стационарного пленочного кипения.
Рассмотрим подробно имеющиеся опытные данные о теплообмене при пленочном кипении в прямолинейном потоке недогретой жидкости при равномерном нагреве.
Данные [76], полученные в условиях высоких скоростей течения потока воды, использованы в [189] для апробации модели пленочного кипения. Детальное рассмотрение этих данных, полученных при омическом нагреве в трубе с внутренним диаметром 1,2 мм с относительной нагреваемой длиной превышающей 30 калибров, при скоростях течения 30 – 96 м/с, показывает, что они относятся не к пленочному, а к пузырьковому и переходному кипению. При плотности тепловых потоков до 90 МВт/м2 измеренные значения КТО в этой работе составляли 350–1800 кВт/(м2·К), при этом температура стенки канала была заметно ниже температуры предельного перегрева жидкости. При указанных значениях КТО вообще трудно говорить о передаче тепла теплопроводностью через паровую пленку, поскольку толщина ее должна быть в пределах 50–80 нанометров, т.е. характерный размер шероховатости поверхности канала, по меньшей мере, на порядок величины превосходит толщину паровой пленки. Кроме того, данные о КТН, полученные на воде и представленные в главе 6, показывают, что в подобных условиях переход в закризисную область теплообмена без разрушения РУ невозможен.
В отличие от данных [76], для данных [77, 174], полученных при высоких скоростях течения сильно недогретого хладона R-113, четко различимы области пузырькового, переходного и пленочного кипения. Для одного из режимов опытные данные [174] представлены на рис. 7.4 в виде зависимости коэффициента теплоотдачи, определяемого в [174] по разности температур стенки и жидкости, от температуры стенки. Точка А на рис. 7.4 соответствует началу переходу от пузырькового к переходному режиму кипения, линия С – переходу к чисто пленочному кипению. Положения этих точек в [174] определялись из анализа характерных изменений температур стенки. Данные [77, 174] получены в трубе с внутренним диаметром 1,2 мм, в условиях омического нагрева при относительных длинах 29,5–41,9 при рср = 0,44–2,38 МПа, недогреве на входе от 60 до 140 K (температура на входе 15 –26 оС) и массовых скоростях rw= 28000 – 56000 кг/(м2×с). Целью авторов работ [77, 174], как и работы [76], было выявление условий, при которых исключается резкое снижение интенсивности теплоотдачи, сопровождающее наступление кризиса кипения. Данные [77, 174] являются уникальными, поскольку только в этих опытах с недогретой жидкостью при умеренных приведенных давлениях р/ркр = 0,1 – 0,7 в условиях равномерного нагрева были получены режимы пленочного кипения, в которых температура стенки превышала критическую для R-113. Было выявлено, что с увеличением давления уменьшается протяженность области переходного кипения в обогреваемом канале, и при некотором сочетании скорости, недогрева жидкости и давления эта область исчезает. В этом случае пузырьковое кипение сменяется пленочным. Для последующего обобщения данные [77, 174] были приведены к коэффициенту теплоотдачи, определяемого по разности температур стенки и насыщения жидкости.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.