Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Теплоотдача при кипении жидкости
Теплообмен при кипении жидкостей на поверхностях нагрева твердых тел часто встречается в электронной технике. Кипением называется процесс образования пара при нагревании жидкости, при этом возникают новые свободные поверхности раздела жидкой и паровой фазы внутри жидкости. Нагреваемая жидкость закипает, когда ее температура становится выше температуры насыщения при данном давлении . Рассмотрим физический процесс кипения на примере следующего классического опыта. Погружения в воду при платиновая проволока нагревается проходящим через нее электрическим током. Зависимости плотности теплового потока q и коэффициента теплоотдачи от разности температур (где - температура проволоки) представлены на рис. При q до увеличивается температура проволоки до некоторого значения (точка а). Дальнейшее увеличение приводит к резкому скачку температуры от точки а в точку (на рис. выбран масштаб неравномерный). Температура теплоохлаждающей поверхности возрастает настолько, что может наступить расплавнение проволоки. Можно выделить 4 характерные области: А – отсутствие парообразования или слабое образование пузырей, здесь справедливы законы свободной конвекции некипящих жидкостей; Б – пузырьковое кипение, при котором пар образуется в виде периодически заряжающихся и растущих пузырей; при этом интенсивно отводится теплота от поверхности кипения; В – нестабильное пленочное кипение. Как на поверхности нагрева, так и вблизи нее пузырьки сливаются между собой, образуя большие паровые полости; в определенных местах поверхности возникают «сухие» пятна, и эти участки выключаются из теплообмена. Происходит резкое снижение теплового потока, температура проволоки повышается. Область В весьма неустойчива и не представляет большого интереса для технических приложений; Г – стабильное пленочное кипение, вся поверхность нагрева покрывается сплошной пленкой пара; испарения жидкости происходит на границе жидкость-пар, вызывая увеличение толщины паровой пленки до тех пор, пока пар не отрывается от нее в виде беспорядочной массы пузырьков неправильной формы. Если (1б) окажется при температуре, превышающей температуру плавления, то проволока разрушится.
Максимальную тепловую нагрузку при пузырьковом кипении над критической плотностью теплового потока , а соответствующий температурный напор – критическим температурным напором . Для воды в () а , . При дальнейшем повышении нагрузки коэффициент теплоотдачи падает в десятки раз и далее медленно возрастает с нагрузкой. Приходится говорить о 2-х критических плотностях теплового потока: - переход от пузырьков к пленке (точка а); обратный процесс - разрушение сплошного парового слоя и восстановление пузырькового режима кипения (в). В области между (а) и (в) возможно существование 2-х режимов кипения на разных частях одной и той же проволоки. Минимальную тепловую нагрузку при пленочном режиме кипения называется второй критической плотностью теплового потока . Критическая тепловая нагрузка определяется свойствами жидкости, скоростью потока; давлением, состоянием поверхности, условиями ее смачивания и т.п. При развитом кипении связь коэффициента теплоотдачи с плотностью теплового потока может быть представлена в виде степенной зависимости: - коэффициент пропорциональности, который зависит от рода жидкости, давления Р и от поверхностных условий. В частности, для воды эта зависимость примет вид (1) где р – давление насыщенных паров воды, Па (Паскаль) При развитом пузырьковом кипении соотношении (1) справедливо в условиях как свободного, так и вынужденного движения жидкости. Интенсивность теплоотдачи при развитом кипении практически не зависит от сил тяжести. На практике часто необходимо определение первой критической плотности теплового потока - т.е. определение максимальной плотности q при пузырьковом кипении. При кипении жидкости на горизонтальных трубах и плитах в условиях свободного движения в большом объеме можно определить по формуле где плотности жидкости и пара при температуре насыщения, ; – поверхностное натяжение, ; r – теплота преобразования жидкости, ; g – ускорение свободного падения (9,81 . На практике широко применяются методы отвода теплоты при кипении жидкости, движущейся внутри труб или каналов. При этом описанные выше процессы остаются в силе. Формулы для определения коэффициента теплоотдачи можно найти в следующей литературе:
1. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. – М. – 1973. 2. Исаченко В.П. и др. Теплопередача. – М. – 1975.
Лекция 13 Тепловые трубы (ТТ) Для охлаждения электротехнических устройств с целью повышения эфектривности их эксплуатации применяются следующие системы охлаждения: 1) воздушные; 2) жидкостные; 3) испарительные; 4) кондуктивные; 5) радиационные; 6) специальные и комбинированные (см.Дульнев Г.Н. «Тепло- и массообмен в РЭА. – М: Высш.шк., 1984). К специальным системам охлаждения относят термоэлектрические устройства, вихревые и тепловые трубы и т.д. Тепловые трубы вообще могут использоваться для передачи энергии от одного приемника тепла к другому, расположенному на некотором расстоянии от первого. Итак, тепловая труба – это устройство, предназначенное для переноса теплового потока с одного конца трубы в другой за счет использования скрытой теплоты фазового превращения теплоносителя, помещенного внутри герметичной ТТ. На рис. схематическое изображение ТТ в форме круглого полого цилиндра с большим отношением длины L к диаметру d. Внутренняя поверхность трубы выложена капиллярно-пористой структурой (фитиль). Фитиль насыщен смачивающей жидкостью и граничит с паровым объемом г центральной части трубки. Капиллярно-пористая структура (фитиль) может представлять собой металлическую сетку, металловолокно, стеклоткань и т.д. Смачивающая жидкость является теплоносителем и в зависимости от уровня температуры в зоне источника а выбираются: жидкие металлы, ртуть, аммиак, вода, ацетон, спирт, фреон и т.п. При подводе теплового потока к испарительной зоне а теплоноситель в этой части начинает испаряться и пары, пройдя транспортную зону б, поступают в противоположный конец трубы в - в конденсационную зону, где отводится теплота. Здесь пар конденсируется, и жидкость под действием капиллярных сил снова поступает по фитилю в зону испарения. При конденсации пара выделяется поток , который отводится в теплообменник. Между зонами испарения и конденсации возникают наибольшие температурные градиенты, а боковая поверхность в транспортной зоне б практически не меняет температуру, поэтому можно считать, что через зону б переносился весь поток, те есть . Для охлаждения применяются также термосифоны, в которых в отличие от тепловых труб возврат конденсата происходит под действием сил гравитации. Необходимым условием работы термосифонов является наличие гравитационных сил и расположение зоны конденсации «в» над испарительной камерой. В 60-70 гг. основной областью применения ТТ являлась ядерная энергетика и космическая техника. В последние годы одним из объектов использования ТТ становится радиоэлектроника. Физические процессы и особенности конденсирующий ТТ придают им ряд особых качеств: 1) В ТТ возможно транспортировать тепловые потоки высоких плотностей, а также разветвлять тепловой поток по нескольким каналам; 2) Низкое тепловое сопротивление транспортной зоны приводит к большой эффективной теплопроводности ТТ, которая в несколько раз превышает теплопроводность меди и серебра; 3) Тепловая труба способна работать в любом положении вне зависимости от ориентации в пространстве и гравитации (поэтому широко применяется в космических объектах);
4) При циркуляции теплоносителя внутри ТТ отсутствуют движущиеся детали, насос, а само устройство автономно. Подробное описание ТТ и методов их расчета можно найти в специальной литературе (см. Алексеев В.А., Арефьев В.А. Тепловые трубы для охлаждения и термостатирования РЭА. – М., 1979) Для расчетов широко используется соотношение, которое устанавливает связь между максимально достижимой мощностью, передаваемой тепловой трубой, и ее определяющими размерами, а также рабочими параметрами: где - площадь фитиля; - ускорение свободного падения; - теплота испарения; - плотность жидкости; - плотность пара; - вязкость жидкости и пара; - высота капиллярного поднятия жидкости в фитиле; - параметр фитиля; - длина тепловой трубы.
Высота капиллярного поднятия жидкости в фитиле где - коэффициент поверхностного напряжения; - эффективный радиус опоры (на котором находится фитиль). Основными определяющими параметрами, влияющими на суммарную передаваемую мощность, являются: площадь сечения фитиля ; эффективная высота капиллярного поднятия жидкости в фитиле и длина тепловой трубы L.
|
|||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-08-16; просмотров: 72; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.19.56.114 (0.02 с.) |