Влияние свойств теплоотдающей стенки на теплообмен при кипении, страница 4

Необходимо иметь в виду, что, начиная с некоторого предельного значения , теплообмен при кипении становится независимым от безразмерного критерия шероховатости. Так, в [2] при кипении азота этот предел зафиксирован при , а при кипении R113 - при  [12]. Из опытов, показанных на рис. 5, следует, что при  теплообмен интенсифицируется с ростом  шероховатости и

 .                                                           (11)

При  теплообмен можно считать независящим от этого параметра.

C учетом (11), приведенные в табл. 1 данные, где указана шероховатость теплообменной поверхности, можно представить в виде

 .                  (12)

На рис. 6 приведена обработка экспериментальных данных в координатах (12). Результаты экспериментов по теплообмену при кипении разных жидкостей на толстостенных трубах при разных давлениях удовлетворительно обобщаются единой зависимостью. Здесь же показаны все опыты, представленные на рис. 5 и выполненные при кипении на трубах, шероховатость которых менялась в пределах 0.3£R_z £58,0 мкм. На рис. 6 также приводятся данные [2] при кипении азота на толстостенных цилиндрах из материалов, имеющих различные теплофизические свойства, которые в координатах  (12) удовлетворительно совпали с опытными данными при кипении фреонов, воды и спирта [33-35], а также данные [30] при кипении кислорода. Результаты опытов, представленные на рис. 6, позволяют зависимость (12) записать в виде

                                                 (13)

Здесь

При постоянной температуре насыщения параметр М не зависит от теплового потока и является константой для пары жидкость - охлаждаемая стенка. Результаты обработки экспериментальных данных при кипении разных жидкостей, опубликованные в [30, 33-36], показаны на рис. 7. Видно, что экспериментальные результаты при кипении жидкостей с существенно различными физическими свойствами на стенках из разных металлов (когда можно не учитывать глубину захолаживания), с различной шероховатостью удовлетворительно обобщается в координатах (13).

При обработке опытов теплофизические свойства фреонов определялись по справочнику [37], свойства азота и кислорода по [39], воды и этанола по [38], а физические свойства металлов по [40, 41].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Эмпирическая зависимость, описывающая результаты обобщения опытов имеет вид:

.                                          (14)

Необходимо подчеркнуть, что в зависимости (14), кроме параметра характеризующего шероховатость, не входит не один из линейных размеров теплоотдающей стенки. Зависимость (14) можно рекомендовать для расчета теплообмена при кипении криогенных и обычных жидкостей на охлаждаемых стенках при условии, когда отношение.

Приведенные в статье данные позволяют утверждать, что теплофизические свойства теплоотдающей стенки существенно влияют на теплообмен при кипении не только криогенных но и обычных жидкостей.
Обозначения. a- коэффициент теплоотдачи при кипении в Bт/м²гр ; A - модуль роста парового пузыря в зависимости (5) в м/сек^1/2 ; - коэффициент температуропроводности металла в м²/с ; ,  - теплоемкость жидкости и металла теплоотдающей поверхности в Дж/(кг град) ;  - коэффициент пропорциональности в зависимости (5); - диаметр цилиндра в м ;  - отрывной диаметр и радиус пузыря в м ;  - ускорение свободного падения в м²/с ;  - глубина захолаживания, вычисленная по (4) в м ; m - параметр в зависимости (5) в м/сек^1/2 ; n - плотность центров парообразования по (5) в 1/м² ; - плотность жидкости, пара и металла теплоотдающей поверхности в кг/м³ ;  - высота неровностей теплоотдающей поверхности в мкм; - скрытая теплота парообразования в Дж/кг ; - удельный тепловой поток в Вт/м² ;  - теплопроводность жидкости и металла в Вт/(м град) ; в °С ,  в К - температура насыщения;  - толщина теплоотдающей стенки в м ;  - поверхностное натяжение в Н/м ;  - кинематическая вязкость в м²/с.

Индексы: ¢ и ² - для жидкости и пара; w – характеристика теплообменной поверхности; * - критерии, построенные по капиллярной постоянной; р – при постоянном давлении; 0 – размер в момент отрыва; ср – осредненное значение; s – при температуре насыщения.