О процессе генерации пара и его влиянии на теплообмен при насыщенном кипении жидкостей в условиях естественной конвекции

• Автор: Хащенко, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 121 с. : ил

Содержание
Введение
1 Общая характеристика процесса насыщенного кипения в условиях свободной конвекции (обзор литературы)
1.1 Общая характеристика процесса теплообмена при насыщенном кипении жидкостей в условиях свободной конвекции
1.2 Плотность действующих центров кипения и их влияние на интенсивность теплообмена при кипении
1.3 О механизме генерации пара при насыщенном кипении жидкостей
в условиях свободной конвекции
1.4 Об основных факторах, влияющих на теплообмен при кипении
Существо проблемы
2 Анализ характера испарения жидкости с её свободной поверхности
и с поверхности нагрева при кипении
2.1 Теоретический анализ характера испарения жидкости с её свободной поверхности
2.2 Теоретический анализ характера испарения жидкости с поверхности нагрева при кипении
2.3 Экспериментальное исследование процесса испарения жидкости
с её свободной поверхности и с поверхности нагрева при кипении
3 Анализ влияния процесса генерации пара на теплообмен при насыщенном кипении жидкостей в условиях свободной конвекции
3.1 Анализ влияния состояния поверхности на процесс генерации пара
3.2 Способ определения величины краевого угла смачивания
3.3 О величине плотности действующих центров кипения в зависимости от величины температурного напора
3.4 О роли парообразования в процессе отвода тепла при насыщенном кипении жидкостей

4 Анализ влияния величины перегретого слоя жидкости на плотность теплового потока и коэффициент теплоотдачи при насыщенном кипении жидкостей в условиях свободной конвекции
4.1 Теоретический анализ величины перегретого слоя жидкости как функции температурного напора
4.2 Экспериментальное исследование величины перегретого слоя жидкости как функции температурного напора
Заключение
Выводы
Литература
Приложения

Основные обозначения
Б0 - отрывной диаметр пузыря, м; г - радиус пузыря, м;
- частота отрыва пузырей, с'1;
Ь - высота пузыря, м;
Ьп - глубина поры, м; к - постоянная Больцмана, Дж/К;
Я,. - универсальная газовая постоянная, Дж/(моль-К);
Б-п - радиус устья поры (капилляра), м;
Rc.it- радиус «сухого пятна», м;
И, - средняя высота микронеровностей, м;
Ктах- максимальная высота микронеровностей, м;
5 - толщина слоя жидкости (пленки), м; р - плотность вещества, кг/м3; ст - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м; ц - динамическая вязкость жидкости, Па-с;
V - кинематическая вязкость жидкости, м2/с;
9 - краевой угол смачивания, град.;
X - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К)
£ - ускорение свободного падения, м/с2; ц - плотность теплового потока, Вт/м2;
() - тепловой поток, Вт;
п - плотность центров парообразования, 1/м2;
С - удельная теплоёмкость, Дж/(кг-К);
Ср - удельная теплоёмкость при постоянном давлении, Дж/(кг-К) а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К)
Ь - теплота испарения,Дж/кг; и - внутренняя энергия, Дж;
Т - абсолютная температура, К; р - давление, Па;
р° - давление газа при атмосферном давлении, Па; рп(Т)-давление пара при соответствующем значении температуры, Па; т - масса вещества, кг; ц - молярная масса, кг/моль; т - время,, с; и - скорость, м/с;
V - объём, м3;
8 - площадь, м2;
1 - длина, м;
Б - сила, Н;
ДТ=ТЮ- Т5— температурный напор, К

Интенсивность переноса тепла через микрослой существенно зависит от его начальной толщины е0. В работах [88, 94, 95] для определения величины £0 при кипении жидкости в большом объёме получено следующее соотношение:
где т - время роста пузыря до рассматриваемой торчки,
Ci = const, подбирается из анализа опытных данных.
Уравнение (1.45) является достаточно универсальным и справедливым при
В работе [4] проведено сравнение численных значений начальной толщины бо перегретого пристенного слоя жидкости, рассчитанного по формуле
и толщины микрослоя £0, определённой с использованием выражения (1.45) при С! = 0,8. Анализ показывает, что числовые значения 5о и е0 близки между собой и в первом приближении сможно полагать, что 5о « во- Следовательно, величина е0 может быть представлена как функция, зависящая от основных теплофизических параметров жидкости и температурного напора.
Толщина 5о перегретого пристенного слоя жидкости и поле температур в нём существенно влияют на скорость роста, частоту отрыва и отрывной диаметр паровых пузырьков, на размер активных пор на поверхности нагрева и, следовательно, на плотность центров парообразования. Можно сказать, что свойства перегретого слоя теснейшим образом связаны с характером протекания процесса превращения жидкости в пар. Благодаря существованию данного слоя и становится практически возможным зарождение и рост паровых пузырьков на поверхности нагрева. Толщина перегретого пристенного слоя жидкости, а также профиль температуры внутри этого слоя имеют важное значение для теплоотдачи при кипении.
(1.45)
любом реальном значении ускорения п = (12г/бт2 на границе раздела фаз.
Л'А Т
(1.46)