Нестационарный теплообмен - Кошкин В.К.
Скачать (прямая ссылка):
конвекцией вплоть до Тгс =
= Гпр, т. е. вплоть до температуры спонтанного вскипания чистой жидкости в объеме.
Между линиями ВС и ВПр лежит линия В'С\ которой соответствует так называемое неустойчивое кипение. Оно наиболее
267
часто встречается при кипении жидких металлов [71], но наблю далось и при кипении обычных жидкостей при низких давления\ и на достаточно гладких поверхностях. Характерным для неус тойчивого кипения являются значительные пульсации темпера-.г
д^т/см*
5.0
1.0 0,5
0,1
0fl5
J
f Л (*/ од
i ^
р
?
о,г о,5 ьо tw-ts,h
Рис. 8.13. Гистерезис кривой кипения для малых значений qw при кипении жидкого неона в большом объеме
a MSL
Ч^’смг
Рис. 8.14. Влияние предыстории процесса на пузырьковое кипение в большом объеме неона:
1 — кипение на трубке; 2 — кипение ю уравнению табл. 8.1,
на капилляре; 3 —
С. С. Кутателадзе (см.
строку 2)
тур стенки с относительно низкой частотой. Это вызвано большими перегревами жидкости и стенки, предшествующими активации центра парообразования, и последующим быстрым ростом парового пузыря.
Линия B"DE соответствует случаю возникновения пленочного кипения при малых АТ в точке В", который наблюдается, когда жидкость не смачивает поверхность (0 > 90°). При хорошей смачиваемости (0 — 0°, у криогенных жидкостей и некоторых жидких металлов) и низких давлениях (р/рк <С 1) возрастает вероятность существования режимов теплосъема, которым соответствуют линии В'С' и ВПр. Переходы от одного режима к другому могут происходить как плавно, так и скачкообразно
На рис. 8.12 горизонтальными штриховыми линиями со стрелками показаны типичные скачкообразные переходы, имеющие место в случаях, когда задано изменение qw. Вертикальными линиями со стрелками указаны возможные скачкообразные переходы, когда задано изменение АТ.
Скачкообразные переходы от свободной конвекции или неустойчивого пузырькового кипения к устойчивому, показанные
268
на рис. 8.13, получены повторным увеличением и снижением qw при кипении жидкого неона [78].
На рис. 8.14 показано, как может меняться наклон кривых </„¦ = f(AT) при увеличении qw (стрелка вверх) и уменьшении (стрелка вниз). Более крутой наклон кривой при увеличении </,г связан, по-видимому, с активацией все новых центров парообразования при повышении АТ. При уменьшении qw и тех же шачениях АТ меньший наклон кривых и большее значение qw можно объяснить тем, что ранее (при больших АТ) активированные центры парообразования продолжают еще работать.
Таким образом, число центров парообразования при прочих равных условиях зависит еще и от предыстории. Если процесс идет из области более высоких Д7\ их может быть больше, чем при увеличении АТ.
Так как для активации центров парообразования требуется время, то скорость протекания процесса также должна влиять на наклон кривых = f(AТ) в области пузырькового кипения. Это предположение подтверждается опытами авторов по захо-
/ /\ 1 А • * / / \ Кл Vi к
1 7f \ \ \
/ \\
д\
ж* По^*-х *—
о 50 100 rw-rs,/f
Точка ф X о
&ст 6 мм 2 1 0,5
Рис. 8.15. Влияние скорости нестационарного охлаждения трубок с покрытиями из фторопласта (бп = 40 мкм) на характер кривых кипения в большом объеме насыщенного азота. В таблице даны условные обозначения
лаживанию в большом объеме насыщенного азота вертикальных трубок из нержавеющей стали, покрытых слоем фторопласта-3 толщиной 40 мкм. Трубки отличаются только толщиной стенок, что и определяет скорость их захолаживания.
269
На рис. 8.15, иллюстрирующем результаты описываемых экспериментов, видно, что наклон кривых тем меньше, чем
больше скорость падения температуры . По-видимому,
дх
ранее работавшие центры парообразования не успевают прекратить работу при меньших АГ; причем так как процесс протекает быстро, то при больших АТ успевают активизироваться в основном крупные центры, которые могут работать и при малых А Т. Поэтому для более толстых трубок (с меньшими
значениями ) при равных АТ значения qlc выше. Они име-
дх
ют больше времени, чтобы при тех же АТ успело активизироваться больше центров парообразования, в том числе и с малыми размерами. Поэтому кривые для них идут выше и круче.
Так как значительная доля теплового потока при пузырьковом и переходном кипении всегда расходуется на прогрев жидкости, то естественно, что при равных АТ = Tw—Г, кривые qw = /(АГ) будут проходить тем выше, чем больше недогрев основной массы жидкости до температуры насыщения, т. е. чем больше АТи — Тя — Тж. Это справедливо и для режима пленочного кипения, где поверхность раздела фаз всегда имеет температуру насыщения.
Глава 9
КРИЗИСЫ КИПЕНИЯ И ПЕРЕХОДНОЕ КИПЕНИЕ КРИОГЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ
Два основных режима кипения — пузырьковый и пленочный — разделены между собой областью так называемого переходного кипения. В координатах qw — Tw — Ts (рис. 8.11) эта область может охватывать большой диапазон изменения температур стенки < Tw < Гкрц.
Под температурой стенки Tw = Тл будем понимать такую температуру, при которой начинает нарушаться степенной закон развитого пузырькового кипения вследствие слияния пузырей пара и возникновения участков пленочного кипения.
