стигает 200 000 вт/м2 • град.
Опытами установлено, что пузырьки пара в центрах парообразования появляются с определенной периодично
стью, при этом частота их |
появления бу, |
" :но про- |
порциональна их отрывному |
диаметру |
|
При росте и отрыве пузырьков происходит перемешивание жидкости у поверхности и в объеме, что влияет на ин тенсивность теплоотдачи. При кипении интенсивность пе ремешивания жидкости у поверхности нагрева будет воз
растать |
с увеличением числа центров парообразования |
и частоты |
появления паровых пузырей, т .е . интенсивность |
теплоотдачи будет увеличиваться с увеличением тепловой нагрузки ^ (или температурного напора A t ) и давления. Поэтому эмпирические формулы для расчета
коэффициента |
теплоотдачи при кипении жидкости в |
усло |
виях естественной конвекции обычно имеют следующую |
структуру: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(8. 8) |
Коэффициент |
/4/ |
и показатели |
степени /7 |
и |
m i |
находятся из |
опыта. |
|
|
|
|
Тепловой поток и температурный напор связаны между |
собой соотношением |
^ - аСAt |
> с учетом |
которого |
формула (8. 8) |
преобразуетря к виду |
|
|
где
По рекомендациям |
[зо] , для воды в диапазоне давле |
ний р * 0,2 f 50 |
ата |
расчетные формулы записываются |
в виде» |
|
|
оС |
= |
Ъ,Мр°'*5у 0'7 вт/м2*град ; |
сС |
= ^3,^уо^^'^вт/м2*град. |
Для расчета коэффициента теплоотдачи при кипении во ды в диапазоне давлений I i 200 ата в [1 б ] рекомен дуются формулы:
оС = 3 ( р Ш1*+ ifS 3 - W /5г/)^й7ккал/м2*ч.град j
V (8 .9 )
ЮО 0,7
=_________ ... _________
3,3-0,0ИЗ(t3- WO) Jккал/м .ч.град .
Для большинства жидкостей коэффициент теплоотдачи
о(. |
пропорционален тепловой нагрузке |
в |
степени |
~ |
0,7, однако зависимость |
аС |
от |
давления |
различных жидкостей неодинакова. Поэтому здесь обра ботку экспериментальных данных целесообразно произво-
дать |
в йвэваэиеряк |
координатах |
/ |
* {(тг ) . |
|
|
|
|
' |
7 ( р |
/ р. |
'г*?/ |
где |
р |
- базовое |
значение давления. |
График этой |
зависимости |
показан |
на |
рис. 8.3, из |
которого |
виден ее |
сложный характер. |
|
|
|
|
|
Збб
3 |
0,00/ |
0,0/ |
О,/ |
W |
Рис. 8 .3 . |
Зависимость |
от |
давления для |
различных |
|
|
падкостей |
|
§45. Использование методов теории подобия для анализа процесса теплообмена при кипении
В. условиях естественной пиркуляпии
Процесс теплоотдачи при кипении жидкости отличается большой сложностью. При анализе условий подобия Г.Н.Кружилин [5 1 ] рассматривал кипение однокомпонентной сма чивающей жидкости СQ < 90°) на горизонтальной поверх ности. При этом предполагалось, что тепловой поток от поверхности нагрева воспринимается только жидкой фазой, режим кипения пузырьковый и размеры поверхности нагре ва велики по сравнению с размерами паровых пузырей.
Для упрощения при математическом описании вначале рассматриваются условия теплоотдачи при действии на по верхности нагрева только одного центра парообразования. Для математического описания процесса теплообмена при кипении Г.П.Кружилиным использовались уравнения, опре деляющие температурное поле в жидкой фазе, а также урав нения движения парового пузыря и теплообмена на границе
раздела |
фаз пар-ж идкость. |
Указанные уравнения |
записы |
ваются |
в виде» |
|
|
|
- уравнение |
энергии жидкой фазы |
|
|
Ы_ |
id- zactt |
= q V St ; |
(8. 10) |
|
+ |
дТ
-уравнение движения жидкой фазы
dzd |
/ |
\> 7 a > ;(8 .II) |
+ |
(tdcpctd^coсо-—~— (jiadpozadp-h |
д ¥ |
|
|
- уравнение |
сплошности |
|
|
d io c o - О ; |
(8. 12) |
-уравнение движения парового пузыря
&
где d |
- |
диаметр пузыря; |
u-cd-cO- |
относительная скорость подъема пузыря; |
q |
- |
коэффициент лобового сопротивления; |
Левая часть уравнения - подъемная сила, действую щая на пузырь, правая часть - сила гидравлического сопротивления;
- уравнение теплообмена на границе раздела фаз паржидкость
где р |
- |
поверхность пузыря; |
П |
- |
нормаль к поверхности пузыря. |
Левая часть уравнения (8.13) определяет тепловой поток,
подводимый к поверхности пузыря за счет теплопроводно сти жидкости, правая часть - рост пузыря за счет испа рения жидкости с его поверхности.
|
При наличии |
Z |
независимо действующих центров |
парообразования |
общая |
теплоотдача равна |
|
|
|
Q = |
|
где |
Q ' |
- |
теплоотдача от поверхности нагрева к |
жидкости при действии одного центра парообразования. Анализ рассмотренной системы уравнений методами теории подобия приводит к следующей критериальной за
висимости:
где |
- __ ■/ |
^ — |
- критерий Нуссельта. |
* |
Л и |
|
|
Здесь в качестве определяющего размера берется вели-
чина |
X |
( j o ' - y*a « ш ' |
пропорциональная |
отрывному |
ди- |
аметру |
пузыря} |
|
|
|
|
|
Re. |
|
|
<2 |
|
|
|
|
|
|
я |
|
критерий Рейнольдса. Здесь |
в |
ка |
|
|
f , |
|
|
|
|
|
|
честве масштаба осредненной скорости течения паровой |
фазы принята |
объемная |
скорость парообразования |
^ — |
pZ |
|
- |
~ критерий |
Прандтля; |
|
|
|
К И ~ |
------------- ............ ....- |
критерий температурного |
|
|
|
|
|
|
насыщения; |
характеризует |
зависимость |
между кривизной поверхности |
раздела |
фаз |
итемпературой насыщения.
С.С.Кутателадзе [ 38 ] при математическом описании
