Ang ganitong uri ng paglipat ng init ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na intensity at matatagpuan sa teknolohiya ng kemikal, halimbawa, kapag nagsasagawa ng mga proseso tulad ng pagsingaw, paglilinis ng mga likido, sa mga evaporator ng mga halaman ng pagpapalamig, atbp. Ang proseso ng paglipat ng init sa panahon ng kumukulo ay napaka kumplikado. at hindi pa sapat na pinag-aralan, sa kabila ng malaking bilang ng mga pag-aaral.
Para sa paglitaw ng kumukulo, kinakailangan, una sa lahat, na ang temperatura ng likido ay nasa itaas ng temperatura ng saturation, at ang pagkakaroon ng mga sentro ng singaw ay kinakailangan din. Makilala ang pagkakaiba sa pagitan ng pagkulo sa ibabaw ng heating at pagkulo sa bulto ng likido. Ang unang uri ng pagkulo ay dahil sa supply ng init sa likido mula sa ibabaw na nakikipag-ugnayan dito. Ang pagkulo sa bulk ng likido ay dahil sa pagkakaroon ng mga panloob na pinagmumulan ng init o makabuluhang sobrang pag-init ng likido, na nangyayari, halimbawa, na may biglaang pagbaba ng presyon (sa ibaba ng balanse). Ang pinakamahalagang uri ng pagkulo sa teknolohiyang kemikal ay ang pagkulo sa ibabaw.
Upang ilipat ang init mula sa dingding patungo sa kumukulong likido, ang dingding ay dapat na sobrang init na may kaugnayan sa temperatura ng saturation ng likidong ito. Sa fig. Ang 11-9 ay nagpapakita ng tipikal na pag-asa ng koepisyent ng paglipat ng init at tiyak na pagkarga ng init sa temperatura5
presyon sa likidong kumukulo Δt= tst -tboil (tst, tboil - ayon sa pagkakabanggit, ang temperatura ng pader mula sa gilid ng kumukulong likido at ang temperatura ng kumukulo). Sa rehiyon AB, ang sobrang pag-init ng likido ay maliit (Δt< 5 К), мало также число активных центров парообразования - микровпадин на поверхности стенки, в которых образуются зародыши паровых пузырьков, и интенсивность теплообмена определяется в основном закономерностями теплоотдачи свободной конвекции около нагретой стенки,При дальнейшем повышении Δt =tст -t увеличивается число активных центров парообразования, и коэффициент теплоотдачи резко возрастает (отрезок ВС на рис). Эту область называют пузырчатым, или ядерным, кипением.
Ang mataas na intensity ng paglipat ng init sa bubbly boiling regime ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na ang kaguluhan ng hangganan layer y, ang ibabaw ng pader ay proporsyonal sa bilang at dami ng mga bula ng singaw na nabuo sa microcavities sa ibabaw ng pag-init. Sa mga lugar na malapit sa mga sentro ng singaw), ang bahagi ng likido ay sumingaw, na bumubuo ng mga bula ng singaw, na, tumataas at tumataas sa dami, ay nakakakuha ng makabuluhang masa ng likido. Ang entrained at evaporated liquid ay pinapalitan ng mga sariwang daloy, kaya lumilikha ng masinsinang sirkulasyon ng likido malapit sa heating surface, na humahantong sa isang makabuluhang acceleration ng proseso ng heat transfer. Sa puntong C, ang koepisyent ng paglipat ng init ay umabot sa pinakamataas na halaga nito na naaayon sa pinakamataas na tiyak na pagkarga ng init (punto O). Sa karagdagang pagtaas sa Δt, ang isang matalim na pagbaba sa koepisyent ng paglipat ng init ay sinusunod. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ang katunayan na sa ilang - kritikal - halaga Δt = Δt cr nangyayari ang coalescence (pagsasama) ng mga bula na nabuo malapit sa isa't isa. Sa kasong ito, ang halaga l sa Fig. nagiging mas maliit kaysa sa diameter ng mga bula ng singaw, at lumilitaw ang isang vapor film malapit sa ibabaw ng dingding, na lumilikha ng karagdagang thermal resistance sa proseso ng paglipat ng init. Ang koepisyent ng paglipat ng init ay bumababa nang husto (sampu-sampung beses). Siyempre, ang nagresultang pelikula ng singaw ay hindi matatag, ito ay patuloy na nawasak at muling lilitaw, ngunit sa huli ito ay seryosong nakakapinsala sa paglipat ng init. Ang boiling mode na ito ay tinatawag pelikula. Ito ay lubos na halata na ang film boiling regime ay lubhang hindi kanais-nais.
Ang mga halaga ng pagkakaiba sa temperatura, koepisyent ng paglipat ng init at tiyak na pag-load ng init na tumutugma sa paglipat mula sa rehimeng bubble patungo sa rehimeng pelikula ay tinatawag na kritikal
Ang steam bubble ay nabuo sa microcavities ng heating surface. Ang pagkakaroon ng maabot ang isang tiyak na diameter gawin, ang bubble break ang layo mula sa ibabaw. Sa well-wetted surface, ang bula ay humihiwalay mula sa heating surface, na may hugis ng bola. Tumataas, ang bula ay tumataas sa dami dahil sa pagsingaw ng likido sa bula, namumugto at nag-anyong kabute na may kumplikadong tilapon ng pag-akyat. Sa kasong ito, nangyayari ang tuluy-tuloy na pagdurog at pagsasama-sama ng mga bula. Ang sandali ng paghihiwalay ng bula ay tumutugma sa estado ng pagkakapantay-pantay ng puwersa ng Archimedean na kumikilos sa bula at ang puwersa ng pag-igting sa ibabaw ng likido na nagpapanatili ng bula sa dingding. Kung ipagpalagay natin na ang bubble, kapag nabuo sa ibabaw ng dingding, ay may hugis na malapit sa spherical, pagkatapos ay sa sandali ng paghihiwalay, ang halaga ng do ay ipinahayag ng pagtitiwala.
kung saan ang pzh at pp ay ang density ng likido at singaw, ayon sa pagkakabanggit; σ ay ang pag-igting sa ibabaw ng likido sa interface; β-contact angle
Kaya, ang transportasyon ng init sa panahon ng pagkulo ng bula ay binubuo ng paglipat ng init mula sa dingding patungo sa likido, at pagkatapos ay ang init ay inililipat ng likido sa panloob na ibabaw ng mga bula sa anyo ng init ng pagsingaw. Ang paglipat ng init mula sa dingding nang direkta sa bubble ay bale-wala, dahil ang contact surface ng mga bula na may dingding ay napakaliit, at ang thermal conductivity ng singaw ay mababa din. Upang ang init mula sa likido ay mailipat sa mga bula ng singaw, ang likido ay dapat na may temperatura na medyo mas mataas kaysa sa temperatura ng singaw. Samakatuwid, kapag kumukulo, ang likido ay medyo sobrang init na may kaugnayan sa temperatura ng puspos na singaw sa itaas ng ibabaw ng kumukulong likido.
Ang rate ng paglipat ng init sa panahon ng pagkulo ay nakasalalay sa maraming iba't ibang mga kadahilanan (pisikal na katangian ng likido, presyon, pagkakaiba sa temperatura, mga katangian ng materyal ng ibabaw ng pag-init, at marami pang iba), napakahirap isaalang-alang ang impluwensya nito. sa proseso at bawasan ang mga ito sa isang solong pag-asa. isang complex ng maraming dami na nakakaapekto sa intensity ng heat transfer habang kumukulo
10. Nagliliwanag na paglipat ng init. kumplikadong paglipat ng init. Maaari itong isagawa sa anumang daluyan dahil sa paglipat ng enerhiya sa pamamagitan ng mga magnetic wave ng infrared na bahagi ng saklaw. Ang nagliliwanag na paglipat ng init ay isinasagawa kapag ang sangkap ay inilipat sa pamamagitan ng gas na daluyan na umiiral sa pagitan ng zone ng higit pa at mas kaunting pinainit na gas. Sa 1st queue sila ang nangunguna sa pagitan ng mga TV body.
Ito ang equation para sa coverage factor=1. Kung ang naglalabas na ibabaw ay ganap na pumapalibot sa hinihigop,
Kapag ang init ay inilipat sa pamamagitan ng isang gas na daluyan ng radiation, ang intensity ng paglipat na ito ay tinutukoy bilang katamtaman. Ang T-x ay isinasagawa lamang sa ilalim ng mga kondisyon ng natural na kombeksyon, i.e. kasama ng radiant heat transfer mayroong convective heat transfer. Ang kabuuang intensity ng paglipat ng init. Ang pinagsamang paglipat ng init dahil sa nagliliwanag na paglipat ng init at kombeksyon ay tinatawag na kumplikadong paglipat ng init.
Pagtatapos ng trabaho -
Ang paksang ito ay kabilang sa:
Mga thermal na proseso at device. Mga uri ng paglipat ng init at pagpapalitan ng init pr. Paglipat ng init mula sa isang katawan patungo sa isa pa
Inilipat ang init dahil sa x phenomena ng thermal conductivity ng convection at radiation; thermal conductivity; heat transfer dahil sa dalawang microparticles sa mga gas.. heat transfer ay maaaring sinamahan ng paglamig o pag-init.
Kung kailangan mo ng karagdagang materyal sa paksang ito, o hindi mo nakita ang iyong hinahanap, inirerekumenda namin ang paggamit ng paghahanap sa aming database ng mga gawa:
Ano ang gagawin natin sa natanggap na materyal:
Kung ang materyal na ito ay naging kapaki-pakinabang para sa iyo, maaari mo itong i-save sa iyong pahina sa mga social network:
| tweet |
Lahat ng mga paksa sa seksyong ito:
Paglipat ng init sa pamamagitan ng single-layer at multi-layer na pader
Para sa isang patag na single-layer na pader, tinatanggap ang mga kondisyon, kung gayon ang kapal nito ay maraming beses na mas mababa kaysa sa lapad, haba, taas. Sa kasong ito, sa panahon ng nakatigil na paglipat ng init, ang patlang ay panloob. Ang mga pader ay maaaring kunin ng isang-dimensional,
Convective heat transfer. Fourier-Kirkhoff equation
Ang convective heat transfer ay nangyayari sa fluid media: mga gas, likido, dahil sa paggalaw ng mga macroparticle na may iba't ibang thermodynamic na potensyal. Sa pagtaas ng bilis
Pamantayan sa pagkakatulad ng thermal. Pangkalahatang anyo ng mga criterion equation
Nu= - Nusselt criterion, ay nagpapahayag ng ratio ng kabuuang intensity ng heat transfer sa panahon ng convective heat transfer sa intensity ng heat transfer sa pamamagitan ng thermal conductivity sa boundary layer ng coolant na ito.
Pangkalahatang anyo ng mga criterion equation
Nu=f(Pe,Pr,Re,Fo,Gr,…G1,G2..) A,n,m,s,p sa halimbawang ito, coefficient. Def. Ang paraan ng pagpili sa pagproseso ng karanasan. datos. - koepisyent Paglipat ng init 7. Pag-alis ng init, hindi sinamahan ng
Paglipat ng init sa panahon ng steam condensation
Ang ganitong uri ng paglipat ng init ay nangyayari kapag nagbabago ang estado ng pagsasama-sama ng mga carrier ng init. Ang kakaiba ng prosesong ito ay namamalagi pangunahin sa katotohanan na ang init ay ibinibigay o inalis sa isang pare-parehong temperatura.
Basic na heat transfer equation. Panuntunan ng additivity para sa mga thermal resistance
Sa direktang pagdikit ng mga coolant, ang paglipat ng init ay kinabibilangan ng paglipat ng init sa isang coolant at paglipat ng init sa pangalawang coolant. Nailalarawan ang kabuuang intensity ng proseso
Mga ahente ng pag-init at mga paraan ng kanilang paggamit
Matagal nang ginagamit ang mga flue gas bilang mga heating agent. Ulo ng teknolohiya sa pagsunog ng tambutso ng gas. Mula sa likas na katangian ng gasolina na sinusunog. Ang acid ay karaniwang ginagamit bilang isang ahente ng oxidizing.
Mga coolant at mga paraan ng kanilang paggamit
Paglamig sa mga ordinaryong temperatura (hanggang sa 10-30 ⁰С) pinaka-malawak na magagamit at murang mga ahente ng paglamig - hangin at tubig. Kung ikukumpara sa hangin, ang tubig ay
Pagkalkula ng pag-verify ng heat exchanger
Ang pagkalkula ng pag-verify ng isang heat exchanger na may kilalang heat transfer surface ay binubuo, bilang panuntunan, sa pagtukoy sa dami ng init na inilipat at ang mga huling temperatura ng mga heat carrier sa kanilang ibinigay
Pagpapasiya ng koepisyent ng paglipat ng init m-bahay ng sunud-sunod na pagtatantya sa mga kalkulasyon ng mga heat exchanger
Ang pagpapasiya ng koepisyent ng paglipat ng init ay isinasagawa sa isang pagkalkula ng pag-verify, na isinasagawa upang matukoy ang pagiging angkop ng heat exchanger. 1-alinsunod sa napiling heat exchanger matukoy ang tunay
Paghahalo ng mga heat exchanger
Sa mga industriya ng kemikal, kadalasan ay hindi kinakailangan na kumuha ng purong steam condensate para sa kasunod na paggamit nito. Samakatuwid, ang paghahalo ng mga capacitor ay laganap, mas simple sa pag-install.
Pagsingaw
Ang pagsingaw ay ang konsentrasyon ng mga solusyon ng halos hindi pabagu-bago o mababang pabagu-bago ng isip na mga sangkap sa mga likidong pabagu-bago ng isip na solvents. Ang pagsingaw ay napapailalim sa mga solusyon ng solids (may tubig
Balanse ng materyal sa pagsingaw
Gn kg/s ng paunang solusyon na may konsentrasyon xn timbang ay ibinibigay para sa pagsingaw. % at inalis ang Gk kg/sec ng natanggal na solusyon na may konsentrasyon xk
Ang punto ng pagkulo ng solusyon at pagkawala ng temperatura
Karaniwan, sa mga single-vessel evaporator, ang mga presyon ng pangunahing pag-init at pangalawang singaw ay kilala, at, dahil dito, ang kanilang mga temperatura ay tinutukoy din. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga temperatura ng pag-init at pangalawa
Lakas ng pagmamaneho ng proseso
Ang kabuuang pagkakaiba sa temperatura ng isang multi-cassette once-through na pag-install ay ang pagkakaiba sa pagitan ng temperatura ng pangunahing pag-init ng singaw sa unang pambalot at ng temperatura ng pangalawang singaw na pumapasok at
Thermal na balanse
D=pagpapainit ng daloy ng singaw; I , Ig, Iн, Ik - enthalpy ng pangalawa at pag-init ng singaw, inisyal at isang natanggal na solusyon, ayon sa pagkakabanggit; Ip.k \u003d s
Pagkonsumo ng singaw para sa pagsingaw. pinakamainam na bilang ng mga shell ng evaporator
Q=D(tD“-tD‘)=Drp(1-α), kung saan ang D ay ang heating steam flow rate; α-moisture content ng singaw. Q \u003d GnCn (tcon-tn) + W (tw‘-Cvtcon) + Qloss ± Qconcentration, kung saan ang Cw ay ang kapasidad ng init ng tubig. Evaporator ekonomiya
Ang pamamaraan para sa pagkalkula ng evaporator
1-gawain ay dapat maglaman ng: adj. solusyon, ang komposisyon ng orihinal na solusyon, ang dami nito (ang pagkonsumo ng orihinal na solusyon, ang konsentrasyon ng solusyon sa in-va (komposisyon)). Batay sa mga datos na ito, posibleng gumawa ng mga kalkulasyon ng materyal na bola
Pamamaraan ng pagkalkula para sa isang multi-vessel evaporator
Ang teknolohikal na pagkalkula ng isang multi-vessel vacuum evaporator ay isinasagawa sa sumusunod na pagkakasunud-sunod. 1. Matapos makalkula mula sa equation ang kabuuang halaga ng W ng tubig na sumingaw sa pag-install,
Vertical tubular film machine
Nabibilang sila sa pangkat ng mga device na tumatakbo nang walang sirkulasyon; ang proseso ng pagsingaw ay isinasagawa sa isang pass ng likido kasama ang mga tubo ng boiler, at ang solusyon ay gumagalaw sa kanila sa anyo ng isang pataas o pababang
Countercurrent evaporator
40. Mga proseso at kagamitan ng mass transfer. Sa teknolohiyang kemikal ay laganap at mahalaga
Mga pamamaraan ng desorption
Ang desorption, o stripping, ibig sabihin, ang pagpapakawala ng isang natunaw na gas mula sa isang solusyon, ay isinasagawa sa isa sa mga sumusunod na paraan: 1) sa isang inert na stream ng gas, 2) sa pamamagitan ng pagsingaw ng solusyon, 3) sa isang vacuum. atbp
Minimum at pinakamainam na pagkonsumo ng sumisipsip
Ang pagbabago sa konsentrasyon sa apparatus ng pagsipsip ay nangyayari sa isang tuwid na linya at, samakatuwid, sa mga coordinate ng Y - X, ang gumaganang linya ng proseso ng pagsipsip ay isang tuwid na linya na may isang anggulo ng pagkahilig, ang tangent kung saan
rate ng pagsipsip. Pagtindi ng proseso sa panahon ng pagsipsip ng mahirap at lubos na natutunaw na mga gas
M = Ky F ∆Yav = Kx F ∆Xav Ang pagtaas ng average na puwersa sa pagmamaneho ay humahantong sa pagtaas ng bilis ng buong proseso, sa pagtaas ng pagkalusaw at
Naka-pack na absorbers
Ang mga naka-pack na absorbers na puno ng packing - mga solidong iba't ibang hugis - ay malawakang ginagamit sa industriya bilang absorbers. Sa naka-pack na haligi (Fig.), Ang pag-iimpake ay inilalagay sa suporta
Mga bigong cymbal
Sa mga tray na walang downcomer, ang gas at likido ay dumadaan sa parehong mga butas o puwang. Sa kasong ito, kasama ang pakikipag-ugnayan ng mga phase sa plato, ang likido ay umaagos sa pinagbabatayan na plato.
Mga bubble tray na may mga drain device (sieve, cap, valve)
Salain na mga plato. Ang gas ay dumadaan sa mga butas ng plato at ipinamamahagi sa likido sa anyo ng mga maliliit na sapa at mga bula. Sa mababang bilis ng gas, ang likido ay maaaring tumagos sa mga bukana ng mga lalagyan.
mga jet plate
1-hydraulic lock; 2-overflow na partition; 3-plate; 4-plate; 5-drain na bulsa. Sa mga jet tray, ang plate tray ang pinakakaraniwan. likido
sumisipsip na mga kinakailangan. Absorbent Choice
Ang hinihigop na gas ay tinatawag na sumisipsip (absorptive), at ang likido kung saan natutunaw ang gas ay tinatawag na sumisipsip. Ang mga gas na halos hindi matutunaw ay tinatawag na mga inert gas. Mga Kinakailangan: 1. Piliin
Ang pamamaraan para sa pagkalkula ng haligi ng distillation (pag-install)
Ibinigay: ang rate ng daloy ng likidong pinaghalong, ang komposisyon nito (ang proporsyon ng mga sangkap sa distillate, sa nalalabi sa distillation. Heating steam pressure, ang paunang temperatura ng pinaghalong. 1) Balanse ng materyal. Tukuyin: nauugnay
mga ahente sa pagpapatayo. Pagpili ng drying agent at drying mode
Bilang isang drying agent, ang pinainit na hangin, mga gas ng tambutso at ang kanilang mga pinaghalong may hangin, mga inert na gas, superheated na singaw ay maaaring gamitin. Kung hindi pinapayagan ang pakikipag-ugnay, tuyo
drum dryer
Ang drum dryer ay isang cylindrical inclined drum 4 na may dalawang banda Z, na, kapag umiikot ang drum, gumulong kasama ang support rollers 6. Ang materyal ay nagmumula sa nakataas na dulo ng bar
pampatuyo ng silid
Sa ganitong mga aparato, ang pagpapatayo ng materyal ay pana-panahong isinasagawa sa presyon ng atmospera. Ang mga dryer ay may isa o higit pang hugis-parihaba na silid kung saan ang materyal ay nasa mga troli o istante
Mga belt dryer
Mga belt dryer. Ang isa o higit pang conveyor belt ay kadalasang ginagamit para sa tuluy-tuloy na paggalaw ng materyal na patuyuin sa dryer. Sa mga single tape machine,
Mga spray dryer
Para sa pagpapatayo ng maraming likidong materyales, ginagamit ang mga dryer na nagpapatakbo sa prinsipyo ng pag-spray ng materyal. Ang mga spray dryer ay natuyo nang napakabilis na ang materyal ay walang oras upang uminit.
Pamamaraan sa Pagkalkula ng Dryer
1. Gawain: mga katangian ng materyal, komposisyon nito, paunang kahalumigmigan, kung paano matuyo, pangwakas na kahalumigmigan, produktibo (pagkonsumo ng hilaw na materyal), lugar ng pagpapatayo. 2. Pagpili ng kalikasan (uri) ng lupa
Mga disenyo ng mga adsorber ng pana-panahon at tuluy-tuloy na pagkilos
Ang mga proseso ng adsorption ay maaaring isagawa nang pana-panahon (sa mga apparatus na may fixed adsorbent bed) at patuloy - sa mga apparatus na may gumagalaw o fluidized adsorbent bed, gayundin sa mga apparatus na may fixed adsorbent.
Sa panahon ng pagkulo, tulad ng sa lahat ng iba pang mga proseso ng paglipat ng init, ginagamit ang equation ng paglipat ng init (Batas ni Newton), na nagtatatag ng ugnayan sa pagitan ng pagkakaiba ng temperatura na "wall - likido" at ang init na pagkilos ng bagay sa pamamagitan ng ibabaw ng palitan ng init:
kung saan Q - init pagkilos ng bagay, W; q=Q/F - density ng flux ng init sa ibabaw, W/m2; F - init exchange ibabaw (pader), m2; ay ang heat transfer coefficient na naa-average sa ibabaw ng F, W/(m2K); - temperatura ng ibabaw ng palitan ng init (pader), 0С; - temperatura ng saturation ng likido sa isang naibigay na presyon, 0С.
Sa kasong ito, ang sobrang pag-init ng dingding ay kumikilos bilang isang pagkakaiba sa temperatura:
kung saan ang T f, ang max ay ang pinakamataas na sobrang init ng likido, 0С.
Kaya, ang heat flux ay proporsyonal sa lugar F ng init exchange surface at ang pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng pader at ng likido.
Heat transfer coefficient
Ang koepisyent ng paglipat ng init, W / (m2K), ay isang koepisyent ng proporsyonalidad sa batas ni Newton, na nagpapakilala sa tindi ng paglipat ng init. Ang halaga ng koepisyent ng paglipat ng init sa panahon ng kumukulo ay nakasalalay sa isang malaking bilang ng iba't ibang mga kadahilanan:
a) ang mga pisikal na katangian ng likido;
b) ang kadalisayan ng likido;
c) temperatura at presyon nito;
d) geometric na hugis, mga sukat at spatial na oryentasyon ng ibabaw ng palitan ng init;
e) materyal at pagkamagaspang (kalinisan ng pagproseso) ng ibabaw;
f) mga halaga ng sobrang init ng likido, atbp.
Samakatuwid, ang pagpapasiya ng koepisyent ng paglipat ng init sa panahon ng kumukulo ay isang napakahirap na gawain. Mayroong lokal (sa isang partikular na punto sa ibabaw) at average na halaga ng koepisyent ng paglipat ng init sa ibabaw ng init ng paglipat:
ibig sabihin, ang koepisyent ng paglipat ng init ay katumbas ng bilang ng heat flux na ipinadala sa pamamagitan ng isang unit heat exchange surface sa pagkakaiba ng temperatura na 10C (1 K).
Mga mode ng pagkulo (paglipat ng init)
Ang mekanismo ng pagkulo at ang intensity ng paglipat ng init ay nakasalalay sa laki ng sobrang pag-init ng dingding. Mayroong tatlong pangunahing mga mode ng pagkulo: bubble, transition at film.
Sa pagsasagawa, ang pinakakaraniwan ay ang pagkulo ng isang likido sa isang solidong init exchange surface kung saan ang thermal energy ay ibinibigay.
Ang proseso ng pagkulo ay isang espesyal na kaso ng convective heat transfer, kung saan mayroong karagdagang paglipat ng masa ng bagay at init sa pamamagitan ng mga bula ng singaw mula sa ibabaw ng pag-init patungo sa dami ng likido.
bubble mode
Ang radius ng interfacial surface ng bubble-nucleus ay proporsyonal sa laki ng microroughness na bumubuo nito sa ibabaw ng dingding. Samakatuwid, sa simula ng rehimeng kumukulo ng bubble, na may bahagyang sobrang pag-init ng likido, ang malalaking sentro ng singaw lamang ang "gumana", dahil ang mga bula-nuclei ng maliliit na sentro ay may radius na mas mababa kaysa sa kritikal.
Habang tumataas ang sobrang pag-init ng likido, ang mas maliliit na sentro ng singaw ay isinaaktibo, kaya ang bilang ng mga bula na nabuo at ang dalas ng kanilang paghihiwalay ay tumaas.
Bilang resulta, ang intensity ng paglipat ng init ay tumataas nang napakabilis (Larawan 3, rehiyon 2). Ang koepisyent ng paglipat ng init ay umaabot sa sampu at kahit daan-daang libong W/(m2K) (sa matataas na presyon).
Ito ay dahil sa mataas na tiyak na init ng phase transition at matinding paghahalo ng likido sa pamamagitan ng paglaki at pagtanggal ng mga bula ng singaw. Ang bubble boiling mode ay nagbibigay ng pinakamabisang paglipat ng init. Ang mode na ito ay ginagamit sa mga generator ng singaw ng mga thermal at nuclear power plant, kapag pinapalamig ang mga makina, mga elemento ng istruktura ng enerhiya, metalurhiko, mga yunit ng kemikal na tumatakbo sa mataas na temperatura. Ang paglipat ng init sa bubble mode ay proporsyonal sa bilang ng mga aktibong sentro ng vaporization at ang dalas ng bubble detachment, na, naman, ay proporsyonal sa maximum na overheating 8 likido at presyon. Dahil dito, ang average na koepisyent ng paglipat ng init ay maaaring kalkulahin gamit ang isang formula ng form:
kung saan ang C1, z, n ay mga empirical constants; ?Tw - sobrang pag-init ng dingding, 0C; . - saturation pressure (panlabas na presyon ng likido), bar.
Ang formula ay ginagamit sa mga kalkulasyon ng nucleate boiling sa ilalim ng mga kondisyon ng hangganan ng unang uri.
kanin. 3. Heat transfer curves habang kumukulo: 1 - convective region na walang kumukulo; 2 - lugar ng kumukulo ng nucleate; 3 - lugar ng paglipat; 4 - lugar ng kumukulo ng pelikula; 5 - seksyon ng film na kumukulo na may isang makabuluhang proporsyon ng paglipat ng init sa pamamagitan ng radiation; Ang kr1, kr2 ay ang mga punto ng una at pangalawang kumukulong krisis, ayon sa pagkakabanggit.
Ang unang kumukulong krisis. mode ng paglipat
Sa karagdagang pagtaas sa sobrang pag-init (ΔTw), ang intensity ng paglipat ng init, na umabot sa maximum sa kritikal na puntong "cr1", ay nagsisimulang bumaba (tingnan ang Fig. 3, rehiyon 3) dahil sa pagsasama ng patuloy na pagtaas ng bilang ng mga bula sa mga vapor spot. Ang lugar ng mga vapor spot ay tumataas sa pagtaas ng ΔTw at kalaunan ay sumasaklaw sa buong dingding, na nagiging tuluy-tuloy na vapor film na hindi mahusay na nagsasagawa ng init.
Kaya, mayroong isang unti-unting paglipat mula sa bubble hanggang sa film na kumukulo, na sinamahan ng pagbawas sa intensity ng paglipat ng init. Ang simula ng naturang paglipat ay tinatawag unang kumukulong krisis. Ang isang krisis ay nauunawaan bilang isang pangunahing pagbabago sa mekanismo ng pagkulo at paglipat ng init.
Ang pangalawang kumukulong krisis. Mode ng pelikula
Sa karagdagang pagtaas sa sobrang pag-init (ΔTw), ang intensity ng paglipat ng init, na umabot sa isang minimum sa pangalawang kritikal na punto na "cr2", ay muling nagsisimulang tumaas sa rehiyon ng rehimeng kumukulo ng pelikula (tingnan ang Fig. 3, mga rehiyon 4 at 5 ). Ang ganitong pagbabago sa likas na katangian ng epekto ng overheating sa paglipat ng init ay tinatawag pangalawang kumukulong krisis.
Sa film boiling mode, itinutulak ng tuluy-tuloy na vapor film ang likido mula sa ibabaw at ang mga kondisyon ng paglipat ng init ay nagpapatatag, habang ang koepisyent ng paglipat ng init ay humihinto sa pagbaba, na nananatiling halos pare-pareho. Ang daloy ng init, ayon sa batas ni Newton (3), ay muling magsisimulang tumaas dahil sa pagtaas ng pagkakaiba ng temperatura?Tw. Ang intensity ng heat transfer sa film boiling mode ay napakababa, at ito ay humahantong sa isang malakas na overheating ng init exchange surface.
Kumukulo sa malaking volume
Ang heat flux na inilipat mula sa ibabaw patungo sa kumukulong tubig ay maaaring malinaw na nauugnay sa pagkakaiba ng temperatura sa pagitan ng dingding at ng likido:
nasaan ang heat flux;
temperatura ng dingding;
ang average na temperatura ng likido.
Ang pag-asa na ito ay nagpapakilala sa paglipat ng init mula sa ibabaw ng pag-init patungo sa likido at tinatawag na curve na kumukulo (Figure 4).
kanin. 4.
Limang katangian na mga lugar ang maaaring makilala:
1. To the point. Lugar ng kombeksyon;
2. Sa pagitan ng mga puntos at. Rehiyon ng hindi pa nabuong nucleate boiling. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtaas sa intensity ng paglipat ng init dahil sa paglipat ng mga nagresultang mga bula sa core ng daloy;
3. Sa pagitan ng mga puntos at. Lugar ng nabuong nucleate boiling. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na intensity ng paglipat ng init dahil sa paglipat ng mga nagresultang mga bula sa core ng daloy. Tumataas ang intensity habang tumataas ang density ng bubble;
4. Sa pagitan ng mga puntos at. Rehiyon ng hindi matatag na pagkulo ng pelikula. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng "pagsasama" ng mga indibidwal na bula sa malapit na pader na rehiyon. Dahil sa pagbaba sa mga sentro ng singaw, pati na rin ang paglaki ng singaw na pelikula sa ibabaw ng pag-init, bumababa ang paglipat ng init;
5. Mula sa punto. Rehiyon ng stable film boiling. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagtakip sa ibabaw ng pag-init na may tuluy-tuloy na singaw na pelikula at, bilang isang resulta, mababa ang paglipat ng init.
Ang curve na ito ay maaaring makuha sa pamamagitan ng pagtaas at pagpapanatili ng temperatura ng heating wall. Sa kasong ito, habang tumataas ang pagtaas, limang kumukulong rehiyon ang sunud-sunod na pinapalitan.
Sa kaso ng pagtaas at pagpapanatili ng heat flux, ang pagkakasunud-sunod ng pagpapalit ng mga rehimeng kumukulo ay magkakaiba. Una, ang mga mode ng convection ng isang non-boiling liquid (hanggang t.), surface boiling (sa pagitan ng mga puntos i) at binuo nucleate boiling (sa pagitan ng mga point i) ay sunud-sunod na pinapalitan ang isa't isa. Sa isang karagdagang pagtaas sa pagkilos ng bagay ng init, ang ibabaw ng pag-init ay mabilis na natatakpan ng isang vapor film (mula sa punto hanggang punto), na sinamahan ng pagtaas ng temperatura at pagkatapos ng maikling panahon, pagkatapos maabot ang isang matatag na estado, ang pagkulo ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas na temperatura ng pader (mula sa punto hanggang punto). Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay tinatawag na krisis sa paglipat ng init, at ang daloy ng init kung saan nagsisimula ang matinding pagtaas ng temperatura (-) ay ang unang kritikal na daloy ng init, o, mas madalas, ang kritikal na daloy ng init lamang.
Kung, pagkatapos maabot ang punto, ang init na pagkilos ng bagay ay nagsisimulang bumaba, kung gayon ang rehimeng kumukulo ng pelikula ay pinananatili hanggang sa maabot ang punto. Sa kaso ng karagdagang pagbaba sa heat flux, ang film boiling mode ay nagbabago sa bubble mode (mula sa punto hanggang punto), at ang temperatura ng heating surface ay mabilis na bumababa. Ang heat flux kung saan ang film boiling mode ay nagiging bubble (-) ay tinatawag na pangalawang critical heat flux.
Ang boiling liquid heat exchange ay malawakang ginagamit sa ship power engineering - ito ang produksyon ng singaw sa main at auxiliary boiler, nuclear reactors, sea water evaporators, evaporators at air cooler ng refrigeration plants.
Ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng pagkulo sa isang solidong init exchange surface, kung saan dumadaan ang isang heat flux, at ang pagkulo sa isang volume, kapag ang isang heat flux ay direktang na-induce sa volume ng isang likido.
Sa pagsasagawa, ang uri ng pagkulo ng isang likido sa pakikipag-ugnay sa ibabaw ng palitan ng init ay mas karaniwan.
Ang pagkulo ay isang proseso ng masinsinang pagbuo ng singaw sa ilalim ng kondisyon ng patuloy na supply ng init. Ang pagkulo ay nangyayari kapag ang isang likido ay bahagyang pinainit, kapag ang temperatura ng likido ay nasa itaas ng temperatura ng saturation sa isang naibigay na presyon. Ang halaga ng sobrang init na kinakailangan ay depende sa mga pisikal na katangian ng likido, kadalisayan nito, presyon, at gayundin sa estado ng ibabaw kung saan dumadaloy ang heat flux sa likido. Kung mas dalisay ang likido, mas kailangan itong painitin bago maganap ang pagkulo. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng kahirapan ng kusang pagbuo ng mga paunang nucleating vapor bubble dahil sa pangangailangan na pagtagumpayan ang enerhiya ng mutual attraction ng mga molekula sa likido.
Kung mayroong isang natunaw na gas (halimbawa, hangin) o maliliit na nasuspinde na mga particle sa likido, ang proseso ng pagkulo ay nagsisimula halos kaagad pagkatapos na maabot ng likido ang temperatura ng saturation nito. Ang mga bula ng gas, pati na rin ang mga solidong particle sa likido, ay nagsisilbing ready-made na paunang nuclei ng vapor phase.
Ang halaga ng kinakailangang overheating ay nabawasan din kung ang ibabaw ng palitan ng init (mga pader at ilalim ng sisidlan, mga dingding ng tubo), kung saan ang daloy ng init ay pumapasok sa likido, ay may microroughness. Kapag ang isang heat flux ay ibinibigay sa pamamagitan ng naturang ibabaw, ang pagbuo ng mga bula ay sinusunod sa mga indibidwal na punto ng ibabaw. Ang mga puntong ito ay tinatawag na VAPOR CENTERS. Sa kasong ito, ang proseso ng pagkulo ay nagsisimula sa mga likidong layer na nakikipag-ugnayan sa ibabaw ng palitan ng init at may parehong temperatura dito. Ang pagbuo ng mga bula ng singaw ay nangyayari sa sobrang init na boundary layer ng likido at sa mga sentro lamang ng vaporization. Lumalaki ang mga bula ng singaw, humiwalay sa ibabaw at lumutang.
Ngunit hindi lahat ng mga bula ay may kakayahang karagdagang paglaki, ngunit ang mga lamang na ang radius ay lumampas sa halaga ng kritikal na radius ng singaw na nucleus Rmin. Ang halaga ng Rmin ay nakasalalay sa temperatura sa ibabaw at mabilis na bumababa sa pagtaas ng temperatura ng dingding. Samakatuwid, ang pagtaas sa pag-load ng init, na nagiging sanhi ng pagtaas ng temperatura sa ibabaw, ay humahantong sa isang pagtaas sa bilang ng mga aktibong sentro ng singaw, at ang proseso ng pagkulo ay nagiging mas matindi.
Ang lahat ng init na pumapasok sa likido ay ginugol sa pagbuo ng singaw:
kung saan ang r ay ang init ng singaw, J/kg.
G"" - ang dami ng singaw na nabuo habang kumukulo, kg / s.
Ang likas na katangian ng pag-unlad at pagtanggal ng mga bula mula sa ibabaw ng heat-exchange ay higit na nakasalalay sa kung ang likido ay nabasa ang ibabaw o hindi. Kung ang kumukulong likido ay nabasa ang ibabaw ng pag-init, kung gayon ang mga bula ng singaw ay may manipis na binti at madaling lumabas sa ibabaw. Kung ang likido ay hindi nabasa ang ibabaw, kung gayon ang mga bula ng singaw ay may malawak na tangkay at tanging ang itaas na bahagi ng bula ang lumalabas.
kanin. 14.1. Ang hugis ng mga bula ng singaw sa nabasa (a)
at hindi basa (b) na mga ibabaw
Ang paglaki ng mga bula bago ang paghihiwalay at ang kanilang paggalaw pagkatapos ng paghihiwalay ay nagdudulot ng masinsinang sirkulasyon at paghahalo ng likido sa boundary layer, na matalas na pinatataas ang paglipat ng init mula sa ibabaw ng pag-init patungo sa likido. Ang mode ng pagkulo na ito ay tinatawag na bubbly. Sa nucleate boiling, ang contact area ng bubble leg na may heat exchange surface ay maliit at samakatuwid ang heat flux ay inililipat sa likido halos walang mga paghihigpit at ginugol sa singaw at sa isang bahagyang pagtaas ng temperatura sa dami ng likido (halimbawa, para sa tubig sa atmospheric pressure, ang overheating sa volume ay karaniwang 0.2 ... 0.4 °C). Para sa pagsasanay, ang nucleate boiling ay ang pinakamalaking interes.
Ang pag-alis ng init sa bubble boiling mode ay isa sa mga pinaka-advanced na paraan ng paglamig sa heating surface. Ito ay malawakang ginagamit sa mga nuclear reactor, kapag pinapalamig ang mga jet engine, kapag ang ibabaw ng palitan ng init ay nagpapatakbo na may mataas na density ng init ng flux.
Sa bubble boiling mode, ang singaw ay ginawa sa mga generator ng singaw at ang mga pangunahing at auxiliary boiler ay pinapatakbo.
Ang intensity ng pagkulo ng nucleate ay depende sa halaga ng tiyak na pagkarga ng init q, W/m 2 na ibinibigay sa ibabaw ng palitan ng init. Gayunpaman, ang heat flux ay hindi maaaring tumaas nang walang katiyakan. Sa pagtaas ng heat flux, ang bilang ng mga aktibong sentro ng singaw ay patuloy na tumataas, at napakarami sa mga ito na ang mga indibidwal na bula ay maaaring sumanib sa isang layer ng singaw, na pana-panahong nasisira, at ang nagresultang singaw ay pumutok sa dami ng kumukulo. likido. Ang mode ng pagkulo na ito ay tinatawag na film boiling. Ang hitsura ng isang pelikula sa halip na mga indibidwal na bula ay tinatawag na unang kumukulo na krisis. Para sa tubig sa atmospheric pressure, ang kumukulo na krisis ay nangyayari sa isang heat flux density q = 1.2 10 6 W / m 2, ang heat flux na ito ay tumutugma sa kritikal na halaga ng pagkakaiba sa temperatura Dtcr = 25 ... 35 ° C.
Ang dahilan ng kumukulong krisis ay ang mga sumusunod. Ang coalescence ng mga bula na hindi nagkaroon ng oras upang humiwalay mula sa init exchange ibabaw, ang pagbuo ng isang singaw film baguhin ang mga kondisyon ng init exchange sa pagitan ng likido at ang pader. Ang dingding kung saan ibinibigay ang daloy ng init ay huminto sa paghuhugas ng likido, dahil ito ay nahihiwalay mula sa likido ng isang pelikula ng singaw, at samakatuwid ang daloy ng init na pumapasok sa dingding, isang maliit na bahagi lamang nito ang inililipat sa singaw. dahil sa mababang thermal conductivity ng singaw, ang natitirang daloy ng init ay ginugol sa pagpainit ng dingding. Ang temperatura ng pader ay tumataas ng daan-daang degrees sa isang bahagi ng isang segundo. At kung ang dingding ay gawa sa isang matigas na materyal, ang krisis ay nagtatapos sa isang bagong nakatigil na estado - kumukulo ng pelikula sa napakataas na temperatura ng ibabaw ng palitan ng init, at, nang naaayon, sa isang bago, napakataas na halaga ng pagkakaiba sa temperatura Dt sa pagitan ang temperatura ng dingding at ang temperatura ng saturation, na nananatiling pare-pareho, dahil ang halaga nito ay nakasalalay lamang sa magnitude ng presyon. Bubble boiling mode (Larawan 14.2, a) at pelikula (Larawan 14.2, b) ay ipinapakita sa Fig. 14.2.
kanin. 14.2. Mga mode ng kumukulo: a - bubble, b - transitional, c - film
Kinukuha din ng figure (tingnan ang Fig. 14.2, b) ay ang sandali ng paglipat mula sa bubble patungo sa film boiling. Sa film boiling mode, ang paglipat ng init mula sa ibabaw ng pag-init patungo sa likido ay isinasagawa sa pamamagitan ng thermal conduction at convective heat transfer sa vapor film, pati na rin ang radiation sa pamamagitan ng vapor film. Habang tumataas ang temperatura ng ibabaw ng pag-init (at, nang naaayon, tumataas ang Dt), ang pagtaas ng bahagi ng init ay inililipat sa likido dahil sa radiation. Ang intensity ng heat transfer sa film boiling regime ay mababa. Ang singaw na nag-iipon sa singaw na pelikula ay pana-panahong pumuputol sa anyo ng malalaking bula sa mga pulsation.
Ang graph 14.3 ay nagpapakita ng bubble at film boiling regimes. Makikita sa graph na walang maayos na paglipat mula sa isang mode patungo sa isa pa. Kung pinapataas natin ang density ng heat flux, humahantong ito sa isang pagtaas sa intensity ng paglipat ng init, ngunit sa parehong oras, ang temperatura sa ibabaw (at, nang naaayon, Dt) ay bahagyang tumataas din. Ang pagtaas ng pagkarga ng init sa itaas ng pinapayagang limitasyon ay nagdudulot ng kumukulong krisis. Ang paglipat ng krisis na ito sa Fig. Ang 14.3 ay ipinapakita ng isang arrow at nangyayari bilang isang pagtalon mula sa nucleate boiling curve patungo sa film boiling line sa parehong halaga ng heat load qcr1. Karaniwan, ang kumukulo na krisis ay nagtatapos sa pagtuwid (nasusunog) ng ibabaw ng pag-init.
kanin. 14.3. Depende sa kritikal na thermal load sa ∆t
Gayunpaman, kung ang ibabaw ay hindi nawasak at ang film na kumukulo na rehimen ay itinatag, kung gayon ang pagbaba sa density ng init ng flux ay hindi magbibigay ng mabilis na resulta, at ang rehimen ng pelikula ay mapangalagaan. Sa pagbaba ng init ng pagkilos ng bagay, ang proseso ay magaganap sa linya ng pagkulo ng pelikula. At kung bawasan lamang natin ang pagkarga sa halagang qcr2, magkakaroon ba ng mga kinakailangan para sa pagbabago ng rehimen. Ang pagbabagong ito ng rehimen ay mayroon ding katangiang krisis at tinatawag na pangalawang kumukulong krisis. Kapag ang pagkarga ng init ay bumaba sa halagang qcr2, ang likido sa ilang mga punto ay nagsisimulang hawakan ang ibabaw ng palitan ng init, na nagpapataas ng pag-alis ng init mula sa ibabaw, na humahantong sa isang mabilis na paglamig ng ibabaw ng pag-init. Mayroong pagbabago ng mga rehimen at naitatag ang nucleate boiling. Ang reverse transition na ito ay isinasagawa din sa pamamagitan ng "jumps" kasama ang arrow mula sa mala-film na curve patungo sa nucleate boiling line sa qcr2. Para sa tubig sa atmospheric pressure, ang halaga ng kritikal na heat flux density ay katumbas ng qcr2 = 25000 W/m2.
Kaya, ang parehong mga transition: mula sa bubble patungo sa pelikula at pabalik ay may kalikasan ng krisis. Nagaganap ang mga ito sa mga heat flux na qcr1 at qcr2, ayon sa pagkakabanggit. Sa ilalim ng mga kundisyong ito, hindi maaaring umiral ang transition mode ng pagkulo, dahil ang paglipat ay nangyayari halos kaagad, sa isang bahagi ng isang segundo.
Sa pagsasagawa, ang pagkulo ng isang likido na gumagalaw sa loob ng mga tubo o mga channel ng iba't ibang mga hugis ay malawakang ginagamit. Dahil sa paggalaw ng isang likido sa isang limitadong dami, lumitaw ang mga bagong tampok. Ang pag-unlad ng proseso ay naiimpluwensyahan ng bilis ng sapilitang paggalaw ng pinaghalong likido o singaw-tubig at ang istraktura ng dalawang-phase na daloy. Ang likas na katangian ng paggalaw ng pinaghalong tubig at singaw sa loob ng mga tubo ay ipinapakita sa (Larawan 14.4)
kanin. 14.4. Ang likas na katangian ng paggalaw ng pinaghalong singaw-tubig sa mga tubo
Depende sa nilalaman ng singaw, ang bilis ng pinaghalong at ang lokasyon ng mga tubo sa kalawakan, ang likas na katangian ng paggalaw ay maaaring nasa anyo ng isang homogenous na emulsion (tingnan ang Fig. 14.4a) o sa anyo ng mga independiyenteng daloy ng tubig at singaw (tingnan ang Fig. 14.4 b, 14.4d).
Kung ang tubo ay matatagpuan patayo, pagkatapos ay ang isang independiyenteng daloy ng singaw ay lilipat sa kahabaan ng pipe axis, sa gitna, at ang isang water film ay lilipat sa paligid, kasama ang pipe wall. Sa isang pahalang na pag-aayos ng mga tubo, gumagalaw ang singaw sa tuktok ng tubo, tubig - sa ibaba.
Ang pang-eksperimentong data sa pagkulo ay na-summarize ni D.A. Labuntsov. Iminungkahi niya ang isang criterion equation para sa pagkalkula ng heat transfer sa panahon ng nucleate boiling.
nasaan ang Nusselt criterion na nagpapakilala sa paglipat ng init habang kumukulo sa wall-liquid interface;
Ang Reynolds criterion na nagpapakilala sa estado ng inertia forces at lagkit na pwersa habang kumukulo;
Katangiang linear na laki na proporsyonal sa diameter ng paghihiwalay ng bubble, m;
Bilis ng pagkulo, m/s;
Ang Cp ay ang kapasidad ng init ng likido, kJ/(kg K);
r ay ang init ng singaw, kJ/kg;
s - pag-igting sa ibabaw, N/m;
r", r"" - density ng likido at singaw sa isang naibigay na temperatura ng saturation, kg/m 3;
Ang Ts ay ang ganap na halaga ng temperatura ng saturation, K.
Ang mga halaga ng mga constant C at n ay kinuha katumbas ng:
Ang mga halaga ng lahat ng mga pisikal na parameter na kasama sa pamantayan ng pagkakatulad ay dapat kunin sa isang naibigay na temperatura ng saturation. Dahil sa pagiging kumplikado at pagiging kumplikado ng mga kalkulasyon para sa pagtukoy ng koepisyent ng paglipat ng init gamit ang criterion equation (14.2), sa pagsasagawa, upang makalkula ang koepisyent ng paglipat ng init sa nucleate boiling mode, ang pagtitiwala na nakuha sa pamamagitan ng tubig na kumukulo ni M.A. Mikheev:
kung saan ang q ay ang surface heat flux density, W/m 2 ;
p - ganap na presyon ng singaw, Pa.
Ang pagkulo ng bubble ay nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na intensity ng paglipat ng init at, nang naaayon, ang posibilidad ng pag-alis ng mga makabuluhang heat flux mula sa isang surface unit, na limitado lamang sa halaga ng kritikal na heat flux qcr1. Ang halaga ng qcr1 sa ilalim ng natural na convention sa mga pahalang na tubo at tile ay maaaring matukoy mula sa formula:
Sa film boiling mode, ang kumukulong likido ay pinaghihiwalay mula sa heating surface sa pamamagitan ng isang vapor film. Samakatuwid, ang ibabaw na temperatura tc ay mas mataas kaysa sa saturation temperatura ts. Dahil sa mataas na temperatura ng ibabaw ng palitan ng init, nagaganap ang nagliliwanag na paglipat ng init sa pagitan nito at ng likido. Ang intensity ng convective heat transfer sa panahon ng film boiling ay tinutukoy ng thermal resistance ng vapor film. Ang likas na katangian ng paggalaw ng singaw sa pelikula at ang kapal nito ay nakasalalay sa laki at hugis ng ibabaw ng pag-init at ang lokasyon nito sa espasyo. Ang pagkalkula ng paglipat ng init sa panahon ng pagkulo ng pelikula sa mga pahalang na tubo ay maaaring isagawa ayon sa pagtitiwala
Ang lahat ng pisikal na parameter sa formula na ito (maliban sa densidad ng likido r") ay tumutukoy sa tamang bahagi. Dapat piliin ang mga ito ayon sa average na temperatura ng singaw
Para sa kumukulo ng pelikula sa ibabaw ng mga patayong tubo, ang data ng pang-eksperimentong ito ay buod ng D.A. Labuntsov:
Ang mga pisikal na katangian ng singaw dito ay dapat ding piliin ayon sa average na temperatura ng singaw.
Ang pagkulo ay ang proseso ng singaw na nangyayari sa kumukulo (saturation) na temperatura sa kapal ng likido. Sa kasong ito, ang init ng paglipat ng phase ay nasisipsip, bilang isang resulta kung saan, upang mapanatili ang proseso, kinakailangan upang patuloy na magbigay ng init, i.e. Ang pagkulo ay nauugnay sa paglipat ng init. Kapag kumukulo, ang bahagi ng singaw ay nabuo sa anyo ng mga bula. Sa isang pinainit na hindi kumukulo na likido, sa kawalan ng sapilitang daloy, ang init ay inililipat sa pamamagitan ng boundary layer sa pamamagitan ng libreng convection at heat conduction. Sa panahon ng pagkulo, ang paglipat ng masa ng bagay at init mula sa hangganan na layer patungo sa dami ng likido ay isinasagawa din sa pamamagitan ng mga bula ng singaw, na, na tumataas, ay nagdudulot ng matinding paghahalo ng likido at kaguluhan ng boundary layer. Dahil ang init ay kadalasang ibinibigay sa pamamagitan ng init exchange surface, lumilitaw din ang mga bula sa ibabaw na ito. Kung ang ibabaw ay nahuhulog sa isang malaking dami ng likido, ang sapilitang paggalaw na kung saan ay wala, kung gayon ang ganitong proseso ay tinatawag na kumukulo sa isang malaking dami. Sa thermal power engineering, ang mga proseso ng kumukulo ay madalas na nakatagpo sa ibabaw ng pag-init (mga ibabaw ng tubo, mga dingding ng boiler, atbp.).
mga mode ng pagkulo. Mayroong dalawang mga rehimeng kumukulo: isang rehimeng bula, kapag nabuo ang singaw sa ibabaw sa anyo ng magkakahiwalay na pana-panahong umuusbong na mga bula, at isang rehimeng kumukulo ng pelikula, kapag ang bilang ng mga bula malapit sa ibabaw ay nagiging napakalaki na nagsasama sila sa isang singaw. pelikula, kung saan ang init mula sa pinainit na ibabaw ay inililipat sa dami ng likidong thermal conductivity. Dahil ang koepisyent ng thermal conductivity ng singaw ay humigit-kumulang 30 beses na mas mababa kaysa sa tubig, ang thermal resistance ng thermal conductivity sa pamamagitan ng vapor film ay tumataas nang husto, na maaaring humantong sa burnout ng init exchange surface. Samakatuwid, ang mode na ito ay hindi pinapayagan sa mga thermal power plant.
Mga kundisyon na kinakailangan para mangyari ang proseso ng pagkulo. Para sa paglitaw ng pagkulo, dalawang kondisyon ang kinakailangan at sapat: ang pagkakaroon ng sobrang pag-init ng likido na may kaugnayan sa temperatura ng saturation sa presyon ng likido at ang pagkakaroon ng mga sentro ng singaw, na maaaring iba't ibang mga pagsasama sa mga likido (mga solidong particle at mga bula ng gas), pati na rin bilang mga depression at depression sa ibabaw ng init exchange, na nauugnay sa pagkamagaspang.
Hayaang ang likido ay nasa isang sisidlan na may pinainit na ilalim. Kung ang likido ay kumukulo, kung gayon ang temperatura ng singaw sa itaas ng likido ay . Ang temperatura sa likido mismo ay palaging bahagyang mas mataas. Habang papalapit ka sa pinainit na ilalim, halos hindi nagbabago ang temperatura. Lamang sa agarang paligid ng ibaba ito ay tumaas nang husto sa .
Ito ay sumusunod mula sa figure na ang pinakamalaking overheating () ay sinusunod sa ibabaw ng init exchange, ngunit mayroon ding mga sentro ng singaw sa anyo ng pagkamagaspang. Ipinapaliwanag nito kung bakit eksaktong nabubuo ang mga bula sa ibabaw ng heat exchange.
Upang ang bula ay umunlad, i.e. pagtaas sa dami dahil sa pagsingaw ng likido mula sa ibabaw ng bubble papunta dito, ang presyon ng singaw sa loob nito ay dapat na mas malaki kaysa sa presyon dahil sa nakapaligid na likido at ang puwersa ng pag-igting sa ibabaw.
Ang presyon at temperatura ng saturation ay malapit na nauugnay: kung mas mataas ang presyon, mas mataas ang temperatura ng saturation. Mula dito ay nagiging malinaw kung bakit ang isa sa mga kondisyon para sa paglitaw ng kumukulo (ang pagbuo ng mga bula ng singaw) ay ang sobrang pag-init ng likido. Ang dami ng bubble ay tumataas hanggang sa ang buoyant na puwersa na may posibilidad na mapunit ito ay mas malaki kaysa sa mga puwersang humahawak dito sa ibabaw. Ang laki ng bubble sa oras ng paghihiwalay nito ay nailalarawan sa diameter ng paghihiwalay. Ang hiwalay na bubble ay gumagalaw paitaas, patuloy na tumataas sa volume. Sa interface ng likido-singaw, pumuputok ang bula.
Dahil ang mga bula ay bumangon, lumalaki at nasira sa ibabaw ng palitan ng init, sa gayon ay sinisira nila ang boundary layer, na siyang pangunahing thermal resistance. Samakatuwid, ang paglipat ng init sa panahon ng pagkulo ay isang lubhang masinsinang proseso. Para sa tubig, halimbawa, ang koepisyent ay umabot sa (10 ... 40) 10 3 W / (m 2 × K).
Sa panahon ng proseso ng pagkulo, ang ibabaw ng palitan ng init ay bahagyang nakikipag-ugnay sa bahagi ng singaw, bahagyang sa bahagi ng likido. Pero 
, samakatuwid, ang init ay pangunahing inililipat sa likidong daluyan, i.e. napupunta sa sobrang pag-init nito, at pagkatapos lamang ang sobrang init na likido ay sumingaw mula sa ibabaw ng mga bula patungo sa kanila.
Ipinapakita ng figure ang dependence ng coefficient sa 
(liquid overheating).
Ang mga sumusunod na kumukulong rehiyon ay maaaring makilala. Sa mababang pagkakaiba sa temperatura, ang paglipat ng init ay pangunahing tinutukoy ng mga kondisyon ng libreng kombeksyon, dahil ang bilang ng mga bumubuo ng mga bula ay maliit at wala silang makabuluhang epekto sa layer ng hangganan - ito ang rehiyon ng convective boiling I. Sa rehiyong ito , ang heat transfer coefficient ay proporsyonal sa . Habang tumataas ang sobrang pag-init ng likido, ang mas kaunting pagkamagaspang ay maaaring magsilbing mga sentro ng singaw, at ito ay humahantong sa pagtaas ng kanilang bilang, at, bilang karagdagan, ang dalas ng paghihiwalay ng bula sa bawat vaporization center ay tumataas. Nagiging sanhi ito ng pagtaas ng sirkulasyon sa layer ng hangganan, bilang isang resulta kung saan ang paglipat ng init ay tumataas nang husto. Isang nabuong bubble boiling regime ang itinakda sa (rehiyon II). proporsyonal.
Sa isang karagdagang pagtaas sa pagkakaiba sa temperatura (), ang bilang ng mga bula ay nagiging napakalaki na nagsisimula silang magsama, bilang isang resulta kung saan ang pagtaas ng bahagi ng ibabaw ay makikipag-ugnay sa bahagi ng singaw, ang thermal conductivity na kung saan ay mas mababa kaysa sa mga likido. Samakatuwid, ang paglipat ng init, na umabot sa isang maximum, ay magsisimulang bumaba (mode ng paglipat III) hanggang sa isang tuluy-tuloy na singaw na pelikula ay nabuo na naghihiwalay sa likido mula sa ibabaw ng pag-init. Ang mode ng pagkulo na ito ay tinatawag na film boiling (rehiyon IV). Sa huling kaso, ang coefficient ay halos independiyente sa .
Ipinapakita ng figure ang eksperimento na nakuhang pag-asa ng koepisyent ng paglipat ng init sa density ng init ng flux
kapag ang tubig ay kumukulo sa isang malaking dami sa ilalim ng mga kondisyon ng libreng kombeksyon.
Ito ay sumusunod mula sa figure na may pagtaas sa density ng heat flux, ang heat transfer coefficient ay tumataas (seksyon O - A). Ang seksyon na ito ay tumutugma sa bubble boiling regime. Pagkarating
heat flux density \u003d W / m 2, ang heat transfer coefficient ay bumababa nang husto (linya A - D) - ang bubble mode ay pinalitan ng isang pelikula. Ang seksyon D–D ay tumutugma sa rehimen ng pelikula. Ang kababalaghan ng paglipat ng bubble mode ng pagkulo sa pelikula ay tinatawag
unang kumukulo na krisis (). Sa panahon ng paglipat mula sa bubble regime patungo sa film na rehimen, ang pagkakaiba ng temperatura ay tumataas nang malaki. Ang reverse transition mula sa film hanggang sa nucleate boiling ay nangyayari sa isang heat flux density 
W / m 2 (linya B - C), na halos 4 na beses na mas kaunti. Ang kababalaghan ng paglipat mula sa pagkulo ng pelikula hanggang sa pagkulo ng bula ay tinatawag na pangalawang krisis sa kumukulo (). Ang seksyon ng curve A - B ay nagpapakilala sa transition mode, dito ang parehong bubble at film mode ay maaaring magkasabay na mabuhay sa iba't ibang bahagi ng heating surface.
Makilala ang pagkakaiba sa pagitan ng pagkulo ng isang likido sa isang solidong ibabaw ng pagpapalitan ng init, kung saan ang init ay ibinibigay mula sa labas, at ang pagkulo sa karamihan ng likido.
Kapag kumukulo sa isang solidong ibabaw, ang pagbuo ng isang bahagi ng singaw ay sinusunod sa ilang mga lugar sa ibabaw na ito (ayon kay H. Kuhling, ang koepisyent ng paglipat ng init á - tubig na kumukulo - isang metal na pader ay nasa hanay mula 3500 hanggang 5800 W / (m 2 ⋅K).
Sa panahon ng volumetric na kumukulo, ang vapor phase ay kusang bumangon (spontaneously) nang direkta sa bulk ng likido sa anyo ng mga indibidwal na bula ng singaw. Ang bulk boiling ay maaaring mangyari lamang kapag ang bahagi ng likido ay makabuluhang pinainit na may kaugnayan sa temperatura ng saturation sa isang partikular na presyon. Halimbawa, ang makabuluhang superheat ay maaaring makuha sa pamamagitan ng mabilis na pagdepress ng system.
Mula sa mekanismo ng paglipat ng init sa panahon ng convection ng isang single-phase na likido, ang mekanismo ng paglipat ng init sa panahon ng pagkulo ng nucleate ay naiiba sa pagkakaroon ng isang karagdagang paglipat ng masa ng bagay at init sa pamamagitan ng mga bula ng singaw mula sa hangganan na layer patungo sa dami ng kumukulong likido.
Upang maganap ang proseso ng pagkulo, dapat matugunan ang dalawang kundisyon:
Ang pagkakaroon ng sobrang pag-init ng likido na may kaugnayan sa temperatura ng saturation;
Ang pagkakaroon ng mga sentro ng singaw.
Ang sobrang pag-init ng likido ay may pinakamataas na halaga nang direkta sa pinainit na ibabaw ng palitan ng init, dahil mayroong mga sentro ng singaw dito sa anyo ng mga indibidwal na iregularidad sa dingding, mga bula ng hangin, mga particle ng alikabok, atbp.
Ang pagkulo, kung saan ang singaw ay nabuo sa anyo ng pana-panahong umuusbong at lumalagong mga bula, ay tinatawag na nucleate boiling.
Sa pagtaas ng heat flux sa isang tiyak na halaga, ang mga indibidwal na bula ng singaw ay nagsasama, na bumubuo ng isang tuluy-tuloy na layer ng singaw malapit sa dingding, na pana-panahong pumapasok sa dami ng likido. Ang rehimeng ito ay tinatawag na film boiling.
Ang paglipat ng init sa panahon ng pagkulo ng nucleate ng isang likido sa ilalim ng mga kondisyon ng libreng paggalaw
Heat transfer coefficient ayon sa D.A. Labuntsov:
α kip st. dv.= C ⋅ λ ⋅ Re n⋅ Pr 1/3 /l , W/m 2 ⋅K,
kung saan: l ay ang katangiang linear na laki ng bula ng singaw sa sandali ng nucleation, sa m.
Ang mga pisikal na parameter na kasama sa pamantayan ng pagkakatulad ay tinutukoy sa temperatura ng saturation.
Ang mga halaga ng mga constant sa tubig na kumukulo ay:
sa Re ≤ 0.01, C = 0.0625, n = 0.5;
sa Re > 0.01, C = 0.125, n = 0.65.
Ang pag-asa ay may bisa sa hanay ng mga halaga ng mga dami:
Re = 10 -5 ÷ 10 +4 ; Pr = 0.86 ÷ 7.6; W ≤ 7 m/s;
at sa isang volumetric na vapor content – â ≤ 70% para sa malawak na hanay ng saturation pressures (hanggang sa malapit-kritikal na pressures).
Heat transfer coefficient ayon sa M.A. Mikheev:
α kip st. dv.\u003d 33.4∆t 2.33 ⋅ R 0.5, W / m 2 ⋅K,
kung saan ang P ay ang presyon ng tubig sa bar.
Ang dependence ay naaangkop para sa tubig sa hanay ng presyon 1 ÷ 40 bar (0.1-4.0 MPa).
Heat Transfer sa Bubble Boiling sa ilalim ng Kondisyon ng Sapilitang Convection sa Mga Tubo
Sa kasong ito, ang intensity ng paglipat ng init ay natutukoy sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng pulsating motion ng likido dahil sa vaporization at perturbations na tumagos mula sa dami ng likido dahil sa sapilitang convection. Interpolation formula D.A. Ang Labuntsov para sa paglipat ng init mula sa kumukulo ng nucleate sa ilalim ng mga kondisyon ng sapilitang kombeksyon sa mga tubo ay may anyo:
α/α w= 4α w/4α w + α q /α q, kung saan:
α g ay ang koepisyent ng paglipat ng init na kinakalkula ayon sa binuo na mga formula ng kumukulo (kapag ang bilis ay hindi nakakaapekto sa paglipat ng init);
α w ay ang heat transfer coefficient na kinakalkula gamit ang mga formula para sa convective heat transfer ng isang single-phase na likido (kapag ang q ay hindi nakakaapekto sa paglipat ng init).
Naaangkop ang dependency:
Sa hanay ng mga halaga α q /α w mula 0.5 hanggang 2.0, (kapag ang halaga ng ratio na ito ay mas mababa sa 0.5 - α w = α, at sa isang mas mataas na 2.0 - α q = α);
Sa average na volumetric steam content na hindi hihigit sa 70% (sa kasong ito, ang heat transfer coefficient ay tumutukoy sa pagkakaiba sa temperatura t c - t n).
Ang paglipat ng init sa panahon ng pagkulo ng pelikula ng isang likido
Ang pagkulo ng pelikula ay nangyayari sa pagkakaroon ng isang malaking bilang ng mga sentro ng singaw, kung saan ang mga bula ng singaw ay nagsasama, na bumubuo ng isang tuluy-tuloy na layer ng singaw malapit sa ibabaw ng palitan ng init, na pana-panahong pumapasok sa dami ng likido. Sa kasong ito, ang likido ay pinaghihiwalay mula sa pinainit na ibabaw sa pamamagitan ng isang layer ng singaw. Ang daloy ng init sa interface ng phase ay dumadaan sa isang mababang thermally conductive layer ng singaw. Sa panahon ng pagkulo ng pelikula ng isang likido sa ilalim ng mga kondisyon ng libreng paggalaw, ang halaga ng koepisyent ng paglipat ng init ay nagbabago nang kaunti sa isang pagbabago sa halaga ng pagkilos ng init.
Sa pamamagitan ng vapor film, bilang karagdagan sa init dahil sa convection at thermal conductivity, lumilipas din ang nagliliwanag na init. Samakatuwid, ang koepisyent ng paglipat ng init sa pagkulo ng pelikula ay naiimpluwensyahan ng radiation ng ibabaw ng palitan ng init, ang radiation ng likidong ibabaw, at ang radiation ng mga singaw. Ang bahagi ng radiant heat transfer ay tumataas nang husto habang tumataas ang sobrang init ng likido. Ang parehong mga anyo ng paglipat ng init - convective heat transfer at radiation - kapwa nakakaimpluwensya sa isa't isa. Ito ay nagpapakita ng sarili sa katotohanan na ang singaw na nabuo dahil sa radiation ay humahantong sa isang pampalapot ng vapor film at isang kaukulang pagbaba sa intensity ng heat transfer dahil sa convection at thermal conductivity.
Sa panahon ng pagkulo ng pelikula ng isang puspos na likido, ang init na pagkilos ng bagay na inalis mula sa ibabaw ng pag-init ay ginugol hindi lamang sa pagsingaw ng mga likidong layer na matatagpuan sa hangganan ng vapor film. Ang bahagi ng init na inalis ay ginagamit din upang painitin ang singaw sa pelikula, dahil ang average na temperatura ng singaw sa loob ng pelikula ay mas mataas kaysa sa temperatura ng saturation.
Sa panahon ng film boiling ng isang subcooled na likido, ang init na dumadaan sa vapor film mula sa kumukulong ibabaw ay bahagyang inililipat sa bulk ng likido sa pamamagitan ng convection. Ang intensity ng convective heat transfer sa dami ng likido ay depende sa subcooling at ang rate ng sirkulasyon ng likido.
Sa once-through na mga boiler, pumapasok ang proseso ng tubig sa isang subcooled na estado, at lumalabas sa anyo ng sobrang init na singaw. Sa naturang boiler, habang dumadaloy ang pinaghalong singaw-tubig, nagbabago ang koepisyent ng paglipat ng init: ayon sa mga batas ng kombeksyon ng isang single-phase na daloy sa seksyon ng pumapasok; ayon sa mga batas ng kombeksyon at pagkulo ng bubble regime sa intermediate section; ayon sa mga batas ng pagkulo ng rehimeng pelikula sa seksyon ng labasan. Sa pagkulo ng pelikula, ang paglipat ng init ay mas mababa kaysa sa pagkulo ng bula. Gayunpaman, sa mataas na presyon, ang ganap na halaga ng paglipat ng init ay nagiging makabuluhan. Samakatuwid, walang burnout ng mga tubo ng boiler (surface burnout); ang estado ng heating surface ay nananatiling kontrolado din sa kasong ito.
Heat transfer coefficient para sa laminar motion ng isang vapor film sa vertical wall ayon sa V.P. Isachenko:
α \u003d С 4 √ (λ 3 n⋅ r ⋅ ρ n (ρ mabuti − ρ n) ⋅ g /(µ n⋅ ∆t ⋅ H)) , W/(m 2 ⋅K),
sa t \u003d t n (temperatura ng saturation ng tubig) at bilis sa interface - Wgr \u003d 0, pare-pareho ang kadahilanan C \u003d 0.667;
na may gradient ng bilis dw= 0, pare-pareho ang kadahilanan C = 0.943.
Sa unang kaso, ang likido ay hindi gumagalaw, sa pangalawang kaso, ang bilis ng likido ay katumbas ng bilis ng singaw sa interface.
Ang heat transfer coefficient para sa laminar motion ng isang vapor film habang kumukulo sa panlabas na ibabaw ng horizontal cylinder ayon sa V.P. Isachenko:
α \u003d С 4 √ (λ 3 n⋅ r ⋅ ρ n (ρ mabuti − ρ n) ⋅ g /(µ n⋅ ∆t ⋅ d)) , W/(m 2 ⋅K),
Sa kasong ito, ang C ay katumbas ng 0.53 (ang likido ay nakatigil) at 0.72 (ang bilis ng likido ay katumbas ng bilis ng singaw sa interface), ayon sa pagkakabanggit.
Isinasaalang-alang ng mga ibinigay na dependences ng heat transfer sa panahon ng laminar motion ng isang vapor film ang heat transfer sa ibabaw ng film cross section sa pamamagitan ng thermal conduction. Ang radiant (radiative) na bahagi ng heat transfer coefficient (α p) ay dapat matukoy nang hiwalay (tingnan ang seksyon 7.3.4.)
Heat transfer coefficient sa panahon ng magulong paggalaw ng isang vapor film habang kumukulo sa isang patayong pader ayon sa D.A. Labuntsov:
α = С ⋅ (λ/H)(Gr ⋅ Pr) G 1 /3 W / (m 2 ⋅K),
kung saan: bilang inilapat sa pagkulo ng pelikula, ang puwersa na tumutukoy sa paggalaw ng singaw sa pelikula ay katumbas ng g*(ρ mabuti − ρ n); pare-pareho ang kadahilanan C = 0.25; Ang mga pisikal na katangian ay tumutukoy sa average na temperatura ng vapor film (tulad ng ipinahiwatig ng index na "G").
Ang Grashof criterion ay may anyong Gr = (gl 3 /ν n 2)*(ρ mabuti − ρ n)/ρ mabuti
Ang dependence ay naaangkop sa (Gr ⋅ Pr) G ≥ 2 ⋅ 10 7 .
