Если к днищу или стенкам сосуда с жидкостью подводить тепловой поток со все возрастающей плотностью, то температура днища или стенок будет постепенно расти, плотность теплового потока, отводимого жидкостью, соответственно будет увеличива-ться. В начальный отрезок времени отвод тепла от поверхности теплообмена будет происходить за счет обычной свободной кон-векции, а затем, при достижении некоторого значения разности между температурой поверхности t с и температурой насыщения при данном давлении t нс (некоторого перегрева) у поверхности начнется процесс образования, роста и отрыва пузырьков. К сво-бодной конвекции добавится перемешиание жидкости всплываю-щими пузырьками. Последние сначала по мере подъема будут уменьшаться, отдавая тепло жидкости, а затем – расти. Начнется процесс кипения в объеме. В жидкости будут зарождаться и но-вые пузырьки. Распределение температуры по высоте слоя недогретой и нагретой жидкости показано на рис. 26.
С появлением пузырьков интенсивность теплообмена несколько увеличится. Но увеличение перегрева и числа зарождающихся на поверхности теплообмена пузырьков не бес-предельно. Наступает момент, когда зарождающиеся на поверхн-ности пузырьки сливаются в единый большой пузырь – пленку, периодически отрывающуюся и всплывающую в виде больших пузырей. Перенос тепла от поверхности теплообмена к жидкости через пленку происходит за счет излучения, ослабляемого паром, за счет конвекции и теплопроводности пара, которая обычно не-велика. Поэтому отвод тепла от поверхности теплообмена резко снижается, температура поверхности быстро растет. Характер из-менения плотности отводимого теплового потока зависит от спо-соба обогрева поверхности теплообмена.
Если обогрев вести так, чтобы температура стенки была за-даваемой по желанию экспериментатора, то плотность отводим-ого жидкостью теплового потока меняется так, как показано сплошной кривой на рис. 27, то есть по линии АБВГД. При этом на начальном участке перегрева (для воды – примерно от ) до 10-15 К) теплообмен происходит еще за счет свободной кон-векции. Затем в микрошероховатостях поверхности теплообмена начинают зарождаться, расти и отрываться пузырьки пара, турбу- лизирующие пограничный слой. Происходит так называемое не-развитое кипение, когда основной вклад в теплообмен приходится все-таки на свободную конвекцию. При дальнейшем увеличении епрегрева число центров парообразования возрастает, увеличивается перегрев всей жидкости, увеличивается турбулиза-ция пристенного слоя и , следовательно, интенсивность теплооб-мена. Затем, как уже было сказано, наступает пленочный режим кипения (линия ГД). Теплоотдача при пленочном кипении растет с увеличением перегрева, а коэффициент теплоотдачи почти оста-ется постоянным. Только при высокой температуре поверхности теплообмена он немного увеличивается за счет теплообмена излучение через паровую пленку; в основном же тепло передается теплопроводностью .
Если нагрев жидкости происходит при постоянной плотност-ти теплового потока, то сначала процесс идет по линии АБВ, а затем - скачком по линии ВД переходит в режим пленочного кипения; коэффициент теплоотдачи резко уменьшается, температу-ра поверхности теплообмена резко возрастает до значений, опасных с точки зрения ее прочности (у воды при атмосферном давлении - примерно до 11500 С).
Максимальную плотность теплового потока при пузырько-вом кипении называют первой критической, а минимальную – вто-рой критической.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.