Таким же образом, как при кипении в большом объеме с задаваемой температурой стенки, меняется плотность теплового потока и коэффициент теплоотдачи при охлаждении горячих по-верхностей в объеме жидкости или струями диспергированной жидкости ( например, при закалке). Только этот процесс начина-ется с пленочного кипения и заканчивается обычной свободной конвекцией. Авторы [10] установили, что при охлаждении тел ст-руями жидкости можно выделить три режима:
1) «несмачивающий» режим, при котором следы капель на поверхности тела отсутствуют, то есть слой пара препятствует контакту капель с поверхностью (темпера-тура поверхности теплообмена более 4000С);
2) «смачивающий» режим, при котором на охлаждаемой по-верхности в местах попадания капель образуются быстро исчезающие мокрые пятна;
3) кипение в пленке, когда последняя стекает по охлаждаемой поверхности, а через нее прорываются паровые пузыри.
Отдельно теми же авторами исследовалось струйное охлаждение поверхностей при их температуре ниже 1100С, когда кипе-ние отсутствовало. В этой области, до температуры охлаждаемой поверхности @ 600С, коэффициент теплоотдачи меняется очень мало, а при превышении этой температуры быстро начинает расти.
Авторы предполагают, что вследствие локального повышения скорости жидкости вблизи нагретой поверхности воз-никает кавитационный эффект, вызывающий вскипание воды при температуре охлаждаемой поверхности ниже температуры кипения. Вследствие этого быстро растет коэффициент теплоот-дачи.
В случае кипения внутри трубы пар движется вместе с жидкостью, количество последней все время уменьшается, а ко-личество пара растет (растет паросодержание). В связи с этим меняяется стуктура потока и интенсивность теплообмена ( рис. 28, 29).
Максимальные значения коэффициента теплоотдачи соответ-ствуют стержневому режиму кипения, при котором толщина пленки жидкости мала, а в ядре потока движется пар с большой скоростью. Внешняя поверхность пленки покрыта постепенно уменьшающимися волнами, с которых паром срываются капли, переносимые в ядро потока.
Численные значения коэффициентов теплоотдачи, критичес-ких плотностей теплового потока, соответствующих им темпера-тур поверхности теплообмена зависят от теплофизических свойств жидкости и ее паров. Но, кроме этого, на них влияют еще и фи-зико-химические свойства системы жидкость – поверхность, давление в этой системе, способ подвода тепла, а для труб – условия на входе, расход жидкости на единицу поперечного сече-ния (массовая скорость, кг/(м2с)), степень гидродинамической ста-бильности потока и др. Учесть влияние этих факторов в настоящее время пока не удается, поэтому, понятно, нет надежных формул или уравнений, обобщающих имеющиеся данные по теплообмену при кипении. Многое еще неясно и в физике процесса, поэтому в некоторых случаях даже используется разная терминология. Пока точно не установлен и механизм переноса тепла от поверхности нагрева к пузырькам пара. Разра-ботано несколько моделей этого процесса и, соответственно, получены разные уравнения для количественного определения ко-эффициентов теплоотдачи при пузырьковом и пленочном кипении. Основными составляющими уравнений при кипении в большом объеме являются числа Nu, Re, Pr и некоторые другие. Но стук-тура их отлична от структуры этих чисел при обычной конвек-ции. Например, Nu = a l*/l, Re* = q l*/r m, l* = sTн cp/gп r2. Здесь q – плотность теплового потока на поверхности теплообмена (теп-ловая нагрузка); s - поверхностное натяжение жидкости; Тн – абсо-лютная температура насыщения пара; g п – его плотность.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.