Введение. Представление о процессах кипения и конденсации

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ,

ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ

СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

УРАЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ

 

 

Кафедра физики и теплообмена

 

 

Дисциплина:

ТЕПЛОТЕХНИКА

 

 

Л Е К Ц И Я

 

ТЕМА 17: ТЕПЛООБМЕН ПРИ ИЗМЕНЕНИИ АГРЕГАТНОГО СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА

 

 

Автор:

д.ф.-м.н., профессор П.В. Скрипов

 

 

Екатеринбург 2006

Цели лекции:

 

Учебные: Дать представление об явлении перегрева жидкости, о коэффициенте теплоотдачи и критической ве­личине теплового потока при пузырьковом кипении жидкости.

 

Воспитательные: Воспитывать стремление к углубленному изучению предмета; прививать убежденность в практической значимости получаемых в лекционном курсе знаний.

 

Развивающие: Развивать способность творчески воспринимать и конспектировать предоставляемый материал; развивать навыки самостоятельной аналитической работы, умение выделять главное, проводить сопоставление и обобщение.

 

Метод проведения: лекция

Время занятия: 120 минут

Место проведения: аудитория

Материальное обеспечение: раздаточный материал с представлением основных соотношений и графиков

 

ЛИТЕРАТУРА:

1. Теплотехника: Учебник для вузов / А.П. Баскаков, Б.В. Берг, О.К. Витт и др.; под ред. А.П. Баскакова. 2-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1991. 224 с.

2. Техническая термодинамика: Учебное пособие / В.Н.Королёв, Е.М.Толмачёв. Екатеринбург: УГТУ, 2001. 180 с.

 

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

1. Введение. Представление о процессах кипения и конденсации.

2. Теплоотдача при кипении жидкости.

3. Режимы кипения.

4. Теплоотдача при конденсации пара.

5. Влияние различных факторов на теплообмен при изменении агрегатного состояния вещества.

Введение. Представление о процессах кипения и конденсации.

 

До сих пор изучались процессы теплообмена, в которых рабочее тело не ме­няло своего агрегатного состояния. В данном разделе будут рас­сматриваться процессы кипения и конденсации - фазовые переходы первого рода - которые сопровож­даются изменением агрегатного состояния рабочего тела.

Кипение - переход жидкости в пар, происходящий с образованием в объеме жидкости пузырьков пара или заполненных паром полостей на нагреваемой поверхности. Конденсация – переход вещества вследствие его охлаждения или сжатия из газообразного состояния в конденсированное (жидкое или твердое).

Различают кипение жидкости на твердой поверхности тепло­обмена и кипение в объеме жидкости. Объемное кипение может происходить при перегреве жидкости относительно температуры насыщения (температуры равновесия жидкость – пар при плоской границе раздела фаз) для данного давления. Кроме того, его можно получить при быстром сбросе давления и при наличии в жидкости внутрен­них источников теплоты.

Пузырьки пара возникают на твердой поверхности теплообмена в том случае, если ее температура выше температуры кипения (температуры насыщения t _н). Зарождаются пузырьки только в отдельных местах обогреваемой поверхности, называемых цент­рами парообразования. Центрами образования пузырьков пара яв­ляются неровности самой стенки и выделяющиеся из жидкости пу­зырьки газа. При достижении определенных размеров пузырьки пара отрываются от поверхности и всплывают наверх, а на их месте возникают новые пузырьки. Величина пузырька пара в значитель­ной степени зависит от смачивающей способности жидкости. Если кипящая жидкость хорошо смачивает поверхность теплообмена, то пузырек пара имеет тонкую ножку и легко отрывается. Если кипящая жидкость не вполне смачивает поверхность, то пузырек пара имеет толстую ножку, при этом верхняя часть пузырька открывается, а ножка остается на поверхности.