Теплообмін при кипінні

Кипіння – процес паротворення з паровими міхурами. Міхури утворюються при перегріванні рідини в точках, які називаються центрами пароутворення (мікрозападини й мікротріщини поверхні). Міхур, що утворився, росте, відривається й спливає при якійсь температура рідини t_н, якщо температура менша, те міхур схлопується – це процес недогрітого кипіння. Режим утворення й спливання міхурів називається бульбашковим кипінням. Зі збільшенням перегріву вся поверхня нагрівання в якийсь момент вкривається суцільною паровою плівкою – режим плівкового кипіння. Перехід від бульбашкового режиму до плівкового кипіння називається кризою кипіння I роду. Механізм теплообміну: 1) міхури виштовхують перегріту рідину; 2) частина теплоти переноситься паровими міхурами; 3) міхури турбулізують пристінний шар.

Області кипіння: 1 – конвективний підігрів; 2 – недогріте кипіння; 3 – бульбашкове; 4 – перехід від бульбашкового кипіння до плівкового; 5 – плівкове кипіння; 6 – плівкове з випромінюванням; АБ – перегрів без кипіння; ВГ – плівковий режим рідин, які не змочують поверхню.

1. Кипіння у великому об'ємі. Тепловіддача визначається щільністю теплового потоку, властивостями рідини, тиском насичення, станом поверхні. Критериальное рівняння для розрахунку a: рівняння Толубінського ; критерій кипіння ; визначальний розмір , що визначає температура насичення, v - швидкість росту бульбашок.

2. Кипіння в трубах. Тепловіддача визначається: щільністю теплового потоку, властивостями рідини, тиском насичення, швидкістю руху парорідинної суміші; режимом тиску парорідинної суміші – бульбашковий, снарядний, дисперсний. Розрахунок a:

1) при приймають a=a_v;

2) при приймають a=a_q ;

3) при ; a_v - коефіцієнт теплопередачі при змушеній конвекції; a_q – коефіцієнт тепловіддачі при кипінні у великому об'ємі; a - шуканий коефіцієнт тепловіддачі.