Термодинамика. Термоебаника. Закон теплопроводности. Гипотеза Фурье. 4 1 Изображение основных термодинамических процессов на диаграмме pv. 5
 Скачать 3.87 Mb.
|
|
Кипением называется процесс интенсивного парообразования, происходящего во всем объеме жидкости, находящейся при температуре насыщения или несколько перегретой относительно температуры насыщения, с образованием паровых пузырей. В процессе фазового превращения поглощается теплота парообразования. Процесс кипения обычно связан с подводом теплоты к кипящей жидкости. Пузырьковое кипениеПри пузырьковом кипении жидкость непосредственно омывает поверхность нагрева, причем ее пограничный слой интенсивно разрушается (турбулизуется) возникающими паровыми пузырями. Кроме того, всплывающие пузыри увлекают из пристенного слоя в ядро потока присоединенную массу перегретой жидкости, что создает интенсивный перенос теплоты от поверхности нагрева к общей массе кипящей жидкости. Следствием этого является высокая интенсивность теплоотдачи при пузырьковом кипении, возрастающая с увеличением числа действующих центров парообразования и количества образующегося пара. Пленочное кипениеПри пленочном кипении жидкость отделена от поверхности нагрева слоем пара, с внешней стороны которого время от времени отрываются и всплывают крупные пузыри. Вследствие относительно малой теплопроводности парового слоя интенсивность теплоотдачи при пленочном кипении существенно меньше, чем при пузырьковом Возникновение того или иного вида кипения определяется плотностью теплового потока у поверхности нагрева, ее физическими свойствами (в частности смачиваемостью), физическими свойствами жидкости и гидродинамическим режимом потока в целом. Таким образом приходится говорить о существовании двух критических плотностях теплового потока. Первая критическая плотность теплового потока – при которой происходит переход от пузырькового кипения к пленочному, вторая – при которой происходит разрушение сплошного парового слоя и восстановление пузырькового режима кипения. В области значений плотности теплового потока, лежащих между двумя этими критическими значениями возможно устойчивое существование обоих режимов кипения или даже их длительное совместное сосуществование на разных частях одной и той же поверхности нагрева. Билет 91) Первый закон термодинамики 2) Теплообмен при конденсации.Различают два вида конденсации пара: капельную, когда конденсат осаждается на охлаждающей поверхности в виде капелек, и пленочную — в виде сплошной пленки. Капельная конденсация происходит в том случае, когда охлаждающая поверхность не смачивается жидкостью, например когда на охлаждающей поверхности имеется тонкий слой масла (или любая жидкость с малым поверхностным натяжением). При капельной конденсации коэффициент теплоотдачи в 15—20 раз больше, чем при пленочной. По опытным данным коэффициент теплоотдачи при капельной конденсации колеблется в пределах от 60 до 150 кВт/(м2 • К). Столь большое значение коэффициента теплоотдачи объясняется тем, что в промежутках между каплями конденсата поверхность охлаждения находится почти в непосредственном соприкосновении с конденсирующимся паром. При пленочной конденсации между поверхностью охлаждения и паром имеется пленка конденсата, создающая ощутимое термическое сопротивление. Опытным путем установлено, что в теплообменных аппаратах, работающих на водяном паре, преобладает пленочная конденсация. Задачу о теплоотдаче при конденсации пара рассмотрим только для случая ламинарного течения пленки. Составим систему уравнений, описывающих теплообмен при конденсации пара в случае ламинарного движения пленки конденсата. Понятно, что при ламинарном движении передача теплоты через пленку может осуществляться только теплопроводностью. Расчетная схема дана на рис. 9.18. Ось х направлена вертикально вниз, ось у — перпендикулярно стенке. Линия а—Ь — граница раздела фаз. Переменную толщину пленки конденсата обозначим б. Применим к стационарному течению пленки уравнение Навье — Стокса (9.18). В данном случае ту = = 0. Кроме того, поскольку рассматривается плоский ламинарный поток,  (скорость тх изменяется только в направлении оси у, при у = 0, т.е. у стенки, хюх = 0; при у = 8 скорость тх достигает максимума). Рис. 9.18. Пленочная конденсация на вертикальной стенке |