Характер кипения и его интенсивность зависят от разности температур поверхности стенки, отдающей тепло и tкип. жидкости, т.е. от ∆t = tст. - tкип. ∆t тем больше, чем больше q – удельная тепловая нагрузка поверхности нагрева – или плотность теплового потока:
(Вт/м2).
При небольших q образование пара на обогреваемой поверхности происходит лишь в отдельных ее точках (на центрах парообразования – бугорки на шероховатой поверхности, загрязнения и т.п.).
С возрастанием ∆t или повышением давления число центров парообразования увеличивается, и кипение становится более интенсивным.
Если кипение происходит в большом объеме при малых ∆t, а значит небольших q (при атм.давлении ∆t 5о, q 5 3 ккал/м2час), то процесс определяется в основном естественной конвекцией и α можно приближенно определить по формулам для естественной конвекции.
С возрастанием q интенсивно образующиеся пузырьки пара способствуют увеличению скорости движения жидкости, α при этом увеличивается. Режим кипения в данном случае называется пузырьковым.
|
|
При дальнейшем увеличении ∆t или q образующиеся пузырьки сливаются между собой и на поверхности теплообмена образуется сплошная пленка пара. α резко уменьшается. Этот режим называется пленочным.
Характер изменения α и q от ∆t иллюстрируется на рисунке. Видно, что α сильно возрастает с увеличением ∆t при пузырьковом режиме кипения, достигает max в критической точке и резко уменьшается при переходе к пленочному режиму и не зависит от ∆t в пленочном режиме.
q изменяется аналогично. В области пленочного режима q пропорциональна ∆t.
Оптимальным является режим приближающийся к критическому. Для воды – при атммосферном давлении.
qкр. ~ 106 Вт/м2; αкр. ~ 104 Вт/м2*К.
Коэффициент теплоотдачи α для воды для пленочного режима, естественной конвекции и давлениях от 0,2 до 100 атм. определяется по формулам:
α = Aq0,7.
А – зависит от физических cвойств жидкости. Для других жидкостей, особенно растворов, определение α сложнее. Следует пользоваться справочными данными.
С увеличением P α снижается.