Краткие теоретические сведения

Практическая работа №13

Тема: Расчет теплоотдачи при кипении жидкости

Цель: Научиться рассчитывать интенсивность теплоотдачи, плотность теплового потока, коэффициент теплоотдачи при различных режимах кипения воды

Оснащение: Методические указания для выполнения работы. Варианты заданий.

Литература:

1. В. Н. Луканин. Теплотехника. Москва,Высшая Школа, 2009 г

2. Ерофеев В. Л., Семенов П. Д., Пряхин А. С. Теплотехника. Москва, Икц «Академкнига», 2008 г.

3. В. Г. Ерохин, М. Г. Маханько. Сборник задач по основам теплотехники и гидравлики. Москва, Энергия, 1972 г.

Контрольные вопросы:

1. При каких условиях возникает процесс кипения?

2. Где образуются пузырьки пара?

3. Какое кипение называется пузырьковым и пленочным?

4. Какой момент кипения называется критическим?

5. Какие уравнения рекомендуются для определения коэффициента теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкости?

Порядок выполнения работы:

1. Изучаем методические рекомендации к работе.

2. Знакомимся с примерами решения заданий.

3. Выписываем необходимые для решения заданий формулы.

4. В соответствии с вариантом задания производим расчеты.

5. Делаем выводы.

Краткие теоретические сведения

Для возникновения кипения необходимы два условия: перегрев жидкости относительно температуры насыщения и наличие центров парообразования, которыми могут являться неровности поверхности нагрева, пузырьки воздуха, пылинки и т. д.

Кипение, при котором пар образуется в виде отдельных пузырьков, называется пузырьковым кипением. С увеличением теплового потока отдельные пузырьки сливаются, образуя у поверхности нагрева сплошной паровой слой с периодически отрывающимися пузырями. Такой режим называется пленочным кипением.

Для воды расчетная формула может быть представлена в виде:

Формула применима в диапазоне давлений от 1 до 200 бар

Плотность теплового потока определяем по формуле (4.12)

Расчет теплоотдачи при пленочном кипении на горизонтальных трубах в большом объеме:

Расчет теплоотдачи в этом случае может проводиться по формуле:

Примеры решения задач

Задания

1. Определить интенсивность теплоотдачи и температурные напоры при пузырьковом кипении воды для давлений р₁ и р₂ (бар) при тепловой нагрузке

q (Вт/м²). Недостающие исходные данные взять из таблицы 1.

Таблица 1. Исходные данные

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
, бар	15	20	30	40	50	60	70	80	90	95
, бар	110	120	130	140	150	160	170	180	190	195
	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0	2,1	2,2	2,3	2,4

2. Определить наибольшие плотности тепловых потоков, которые можно отвести от поверхности нагрева при пузырьковом режиме кипения воды в большом объеме при давлениях р₁ и р₂. Недостающие исходные данные взять из таблицы 2.

Таблица 2. Исходные данные

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
, Па	5	15	20	25	30	35	40	45	50	55
, Па	90	105	110	115	120	125	130	135	140	145

3. Вычислить коэффициент теплоотдачи при кипении воды и количество пара, получаемое в испарителе за 1 ч, общая поверхность которого F (м²). Температура стенки испарителя t_CT (° С). Давление пара р (бар). Недостающие исходные данные взять из таблицы 3.

Таблица 3. Исходные данные