ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплообмен при кипении в стекающей пленке из "Интенсификация теплообмена в испарительных холодильных машинах" Основными факторами, определяющими гидродинамику пленки и теплообмен к ней от поверхности нагрева, являются давление насыщения жидкости и ее свойства (в первую очередь вязкость, поверхностное натяжение и теплопроводность), свойства поверхности (материал, смачиваемость, шероховатость), плотность орошения, плотность теплового потока (или температурный напор). [c.54] Если температура пленки равна температуре насыщения, то в зависимости от сочетания названных выше величин различают три области (зоны) теплообмена к стекающей пленке испарения, неразвитого кипения (переходная) и развитого кипения (рис. П-8). [c.54] В первой зоне пар образуется при испарении на внешней поверхности пленки (граница раздела жидкость — пар). Здесь теплоотдача определяется гидродинамикой жидкости в пленке, т. е. действует механизм конвективного переноса теплоты. В зоне развитого [кипения паровые пузыри образуются на поверхности нагревателя и уходят через пленку, турбулизируя ее, в паровое пространство. [c.54] Здесь теплообмен определяется в основном процессом образования пузырей пара на теплообменной поверхности, т. е. действует механизм, аналогичный кипению в большом объеме. Между этими двумя режимами находится переходная область, в которой действуют оба механизма теплообмена. [c.54] Следует иметь в виду, что в некоторых литературных источниках для характеристики режимов течения принято число Ке л = = Г/ 1, уменьшенное в 4 раза против значения, получаемого по уравнению (П-21). [c.55] Как показали наблюдения многих исследователей, при орошении вертикальных поверхностей, ламинарный режим течения наблюдается только на небольшом начальном участке. При низких числах Ке поверхность пленки гладкая, появляющиеся локальные возмущения быстро исчезают. При увеличении Кбпл (или плотности орошения) на некотором расстоянии от входа появляются первые небольшие волны, имеющие синусоидальную форму. Волновой фронт перпендикулярен направлению течения и не разрушается при движении. Максимальная скорость имеет место на гребне волны. Во впадинах скорость меньше, а иногда имеет и обратное направление. Первые волны во многих исследованиях наблюдались при КСпл = 20. [c.55] Волнообразование может быть объяснено действием сил поверхностного натяжения, которые при течении в тонких слоях даже при небольшом искривлении поверхности, соизмеримы с силами вязкости. [c.55] При орошении горизонтальных труб гидродинамика имеет свои особенности. Применительно к хладагентам эти особенности описаны в главе V. [c.56] Для расчета гидродинамики и теплоотдачи в орошающей поверхность пленке (без кипения) предложен ряд теоретических и экспериментальных уравнений, приведенных в специальной литературе [20, 57, 72, 73, 76, 1241, таких, как уравнение Нуссельта, Кутателадзе, Лабунцова, Даклера и др. [c.56] Наиболее простой вид уравнения (П-24) получен для ламинарного течения пленки. Для турбулентного течения из-за более сложного профиля скоростей в пленке уравнения, получаемые для а, решают численным методом и представляют в виде графиков [73, 124]. [c.56] При обобщении экспериментальных данных часто учитывают влияние турбулентности потока, вводя в уравнение для б л эмпирические численные величины. Полученные таким способом расчетные уравнения пригодны только для условий, аналогичных условиям эксперимента. [c.56] При ламинарном течении с возрастанием Г теплоотдача уменьшается, при турбулентном — возрастает, а при переходном режиме практически не зависит от Г. С уменьшением вязкости жидкости коэффициент теплоотдачи увеличивается, при этом усиливается и влияние Г на теплоотдачу. Давление (температура) насыщения слабо влияет на а в этой области, за исключением того, что с ростом р уменьшается плотность теплового потока, соответствующая началу кипения ( н. к на рис. П-8). [c.57] Данные о влиянии шероховатости противоречивы. По экспериментам А. Г. Гагарина в ламинарно-волновом режиме толщина пленки, а следовательно, и теплоотдача не зависят от шероховатости, а в турбулентном увеличение чистоты обработки (от V4 до У9) уменьшает толщину пленки в 1,5—2 раза. По данным Ф. А. Овенко, влияние шероховатости не замечено. [c.57] С увеличением угла наклона поверхности толщина пленки уменьшается за счет увеличения скорости стекания. [c.57] При разбрызгивании в количестве до 15 % от плотности орошения коэффициент теплоотдачи уменьшается примерно на 2 % (данные А. Д. Чумаченко для воды). С увеличением шага труб и уменьшением вязкости жидкости степень разбрызгивания увеличивается. [c.57] В ряде опытов с водой и водными растворами обнаружено, что с увеличением диаметра трубы толщина пленки уменьшается. Для воды при Г = 0,08 кг/(м-с) бпл уменьшается от 0,75 до 0,5 мм при увеличении диаметра трубы от 25 до 100 мм (данные А. Г. Гагарина). [c.57] С увеличением 81й теплоотдача возрастает из-за турбулизи-рующего воздействия на пленку ударного набегающего потока жидкости. [c.57] Теплоотдача при развитом кипении в стекающей пленке подчиняется тем же закономерностям, что и в большом объеме. Некоторые особенности этого процесса состоят в том, что слой жидкости над поверхностью теплообмена имеет величину, соизмеримую с отрывным диаметром паровых пузырей, и в том, что образующиеся на поверхности нагрева пузыри движутся внутри пленки вместе с ней. При этом относительно большее количество жидкости подвергается воздействию процесса возникновения, роста и перемещения пузырей. [c.57] У поверхности теплообмена характер движения пленки и интенсивность теплоотдачи определяются совокупным воздействием силы тяжести и процесса парообразования, что влияет на гидродинамику и теплообмен. По результатам некоторых исследований частота отрыва паровых пузырей в пленке больше, а отрывной диаметр меньше, чем в большом объеме. [c.57] Вернуться к основной статье