Теплоотдача при кипении и конденсации презентация

Теплоотдача при изменении агрегатного состояния зависит от режима этого процесса.
В начале процесса кипения теплота передается от стенки непосредственно к примыкающему к ней слою жидкости, а уже от жидкости – к образующимся пузырькам пара.
Такой режим кипения называется пузырьковым.
При некотором критическом значении температурного напора Δt = tст – tж пузырьки сливаются в сплошную паровую пленку – наступает пленочный режим кипения.
Где tст – температура стенки, tж – температура насыщенной жидкости в слое, прилегающем к стенке.

Коэффициент конвективной теплоотдачи αк сначала возрастает плавно (участок АВ), затем – в результате усиленной конвекции из-за интенсивного движения пузырьков возрастает резко (участок ВС), а после образования паровой пленки – падает вследствие большого термического сопротивления.

В дальнейшем коэффициент конвективной теплоотдачи αк опять начинает расти.
Критические параметры, соответствующие переходу пузырькового кипения в пленочное, для воды равны:
Δtкр = 25 °С;
αкр = 46 500 Вт/(м2·К),
qкр = 1,16·106 Вт/м2.

Пленочный режим приводит к снижению производительности теплообменных аппаратов, а в некоторых случаях создает условия для прожога стенок вследствие перегрева их из-за плохого отвода теплоты.
Следует избегать пленочный режим кипения.
Знание критических параметров для соответствующих жидкостей позволяет обеспечить условия для сохранения пузырькового кипения, т.е. Δt < Δtкр.
С увеличением Δtкр увеличивается количество передаваемой теплоты.

С увеличением Δtкр увеличивается количество передаваемой теплоты.
Для воды при пузырьковом режиме кипения и давлении р = 1 ÷ 200 атм.
где pS – давление насыщенных паров воды.

При конденсации пар, соприкасаясь со стенкой, имеющей температуру ниже температуры насыщения пара, превращается в жидкость, отдавая стенки скрытую теплоту конденсации.
Различают два режима конденсации: капельный, когда конденсат осаживается на стенке в виде отдельных капель, и пленочный, когда осаждение конденсата происходит в виде пленки.
При капельной конденсации αк выше, но она является неустойчивой и поэтому наблюдается редко.

Различают два режима конденсации: капельный, когда конденсат осаживается на стенке в виде отдельных капель, и пленочный, когда осаждение конденсата происходит в виде пленки.
При капельной конденсации αк выше, но она является неустойчивой и поэтому наблюдается редко.

В многорядных пучках труб конденсат стекает с верхних рядов на нижние и пленка становится все толще, а αк – все меньше.
Для борьбы с этим явлением разработаны наивыгоднейшие комбинации расположения труб в пучке.

Наибольшее значение αк имеет при ромбическом расположении труб под углом 60° в пучке, повернутый на угол ψ (схема Жинаба, рис. г).

Большое влияние на интенсивность теплоотдачи при конденсации оказывает содержание в паре газов. Скапливаясь у теплоотдающих поверхностей, газы резко уменьшают коэффициент теплоотдачи (за счет малого значения их теплопроводности).
Наличие в паре 1% воздуха уменьшает αк примерно на 60%.
В теплообменниках с двухфазной средой предусматривают отсос газов и продувку застойных зон.

На основе опытных данных с различными жидкостями получены следующие критериальные уравнения для среднего значения αк при конденсации:
для вертикальных труб и стенок
для горизонтальных труб

Критерий Галилея Ga и Kн соответственно равны:
– критерий конденсации
– число фазового превращения