Расчет теплоотдачи при кипении в трубах

Интенсивность теплообмена определяется взаимодействием факторов, определяющих интенсивность теплообмена при кипении жидкости  и факторами гидродинамического воздействия, обусловленными вынужденной конвекцией

В общем случае теплоотдача при кипении и движении жидкости в трубах рассчитывается с помощью теории подобия:

где - определяется по скорости циркуляции жидкости;

 

На практике используют следующую зависимость (для перегретой жидкости):

Если  < 0,5, то

если  > 2, то

если 0,5 <  < 2, то  рассчитывается по вышеприведенной формуле.

 определяют по формуле развитого кипения, когда скорость не влияет на теплообмен.

 - коэффициент теплоотдачи, рассчитанный по формулам конвективного теплообмена однофазной жидкости, когда кипение не влияет на теплообмен.

       Формула справедлива для  < 70 %.

       Для определения коэффициента теплоотдачи можно воспользоваться графической зависимостью, приведенной ниже:

ПЛЕНОЧНОЕ КИПЕНИЕ ЖИДКОСТИ

С увеличением теплового потока до некоторой величины отдельные пузырьки сливаются, образуя у поверхности теплообмена сплошной паровой слой, периодически прорывающийся в объем жидкости.

Режим кипения, который характеризуется наличием на поверхности пленки пара, обволакивающей эту поверхность и отделяющей ее от жидкости, называется пленочным кипением. В этих условиях теплота к поверхности раздела фаз поступает через малотеплопроводный слой пара.

Через паровую пленку, кроме теплоты за счет конвекции и теплопроводности, может проходить теплота и за счет лучистого теплообмена.

Поэтому на коэффициент теплоотдачи влияют давление, физические свойства (как и при пузырьковом кипении), а также коэффициенты излучения поверхности теплообмена, поверхности жидкости и излучающие свойства самого пара. Доля лучистого переноса теплоты резко увеличивается по мере увеличения перегрева жидкости.

Обе формы переноса теплоты — конвективным теплообменом и излучением — оказывают взаимное влияние друг на друга. Оно проявляется в том, что пар, образующийся благодаря излучению, приводит к утолщению паровой пленки и соответствующему уменьшению интенсивности переноса теплоты за счет конвекции и теплопроводности.

При пленочном кипении насыщенной жидкости тепловой поток расходуется не только на испарение, но и на перегрев пара в пленке.

При пленочном кипении недогретой жидкости часть теплоты передается в объем жидкости путем конвекции.

Интенсивность теплоотдачи при пленочном кипении значительно меньше, чем при пузырьковом.

Пленочное кипение наблюдается:

- при закалке металлов в жидкой среде;

- в быстродействующих перегонных аппаратах;

- при кипении криогенных жидкостей;

- при охлаждении ракетных двигателей.

 То есть там, где большие тепловые потоки и высокие

          Пленочный режим кипения имеет большое практическое значение.