5. Влияние некоторых факторов на интенсивность теплоотдачи при кипении

1. Влияние недогрева жидкости.

Кипение с недогревом (поверхностным кипением) называется кипение у поверхности теплообмена, при котором вдали от нее жидкость недогрета до температуры насыщения.

Чем больше недогрев жидкости, тем меньше область, охваченная кипением. Образующиеся на поверхности пузырьки сразу конденсируются, и процесс кипения ограничивается тонким пограничным слоем перегретой жидкости у поверхности.

В этом случае наблюдается поверхностное (конвективное) кипение.

Двухфазное состояние – лишь в пристенной области.

Коэффициент теплоотдачи меньше, чем при кипении перегретой жидкости, но более высокий по сравнению с конвекцией однофазной жидкости.

2. Влияние давления и теплофизических свойств

1. Влияние давления

При увеличении давления уменьшается поверхностное натяжение и уменьшается отрывной диаметр пузырьков (согласно , интенсивность теплоотдачи растет).

2. Влияние коэффициента теплопроводности жидкости

С увеличением коэффициента теплопроводности жидкости теплоотдача повышается, так как основной поток теплоты от стенки воспринимается жидкой, а не паровой фазой. Уменьшается термическое сопротивление микрослоя жидкости, находящейся под паровым пузырьком.

3. Влияние вязкости жидкости

С увеличением вязкости жидкости теплоотдача падает, так как уменьшается интенсивность перемешивания жидкости, обусловленная парообразованием.

Высота слоя жидкости над поверхностью теплообмена может оказывать влияние на теплоотдачу при небольших их уровнях, соизмеримых с размерами паровых пузырьков.

5.2Кризисы кипения

1. Первый кризис кипения

Кризисами теплоотдачи при кипении жидкости называются процессы, связанные с коренным изменением механизма теплоотдачи.

Кризисы, которые наблюдаются в начале перехода пузырькового кипения в пленочное или в начале обратного перехода от пленочного кипения к пузырьковому – называются кризисами рода.

Первый кризис кипения наблюдается в начале перехода от пузырькового к пленочному кипению. Этот переход носит черты кризиса. В момент смены режимов кипения наблюдаются внезапное резкое снижение интенсивности теплоотдачи и соответствующее увеличение температуры теплоотдающей поверхности.

После даже при малом увеличении тепловой нагрузки слой паровых пузырьков превращается в сплошную паровую пленку, которая оттесняет жидкость от поверхности нагрева. Механизм теплоотдачи резко меняется, т.е. возникает кризис.

Максимальная тепловая нагрузка при пузырьковом кипении называется первой критической плотностью теплового потока и обозначается .

Критическая плотность теплового потока при кипении жидкости в большом объеме зависит от рода кипящей жидкости, давления, состояния поверхности, условий ее смачивания, а также наличии в жидкости примесей и поверхностно-активных добавок.

Температурный напор в момент достижения (т. е напор, соответствующий точке максимумана кривой кипения) называетсякритическим температурным напором .

Коэффициент теплоотдачи в момент начала кризиса кипения:

.

Критические тепловые потоки и температурные напоры (первый кризис кипения при атмосферном давлении).

Критический параметр	Жидкость
	1200	150	100	30
	25-30	11	11	2

В основу определения первой критической плотности теплового потока положена гидродинамическая теория кризисов, предложенная С.С. Кутателадзе, согласно которой кризис наблюдается в результате потери динамической устойчивости двухфазного потока вследствие того, что пар отбрасывает жидкость от поверхности теплообмена.

Кутателадзе С.С. получил расчетное уравнение для :

; .

Формула описывает опытные данные для неметаллических теплоносителей в условиях большого объема при свободной конвекции жидкости с малой вязкостью.

- критерий устойчивости.

Он характеризует меру отношения энергии динамического потока пара к энергии, необходимой для ускорения частиц жидкости, отбрасываемых от стенки, до скорости основного потока. При вынужденной конвекции его величина зависит от скорости.

При кипении жидкости в условиях вынужденного движения внутри труб критический тепловой поток зависит еще от скорости и паросодержания.