Теплоотдача при изменении агрегатного состояния жидкости.

Для достижения максимально эффективного теплообмена могут быть использованы явления фазовых переходов, например системы испарительного охлаждения позволяют получить высокую эффективность теплообмена в РЭА с большими удельными тепловыделениями, а также в РЭА, работающей при низких давлениях, то есть на больших высотах, например теплосъем с генера­торной лампы в жидкую среду.

 

 

Дано:

Известно, что любую жидкость можно нагреть только до температуры насыщения . При дальнейшем подводе теплового потока на­чинается кипение. При этом температура жидкости остаётся неиз­менной, а подводимое тепло расходуется на парообразование.

Температурой насыщения называется температура образующегося пара, значение которой определяется внешним давлением.

Случай № 1 - режим пузырькового кипения жидкости.

1. образование пузырьков на обогреваемой поверхности в отдельных точ­ках - центрах парообразования,

2. по мере возникновения пузырьки растут до определённого размера, а затем отрываются, так как больше температуры образующегося пара, то рост пузырьков продолжается и после отрыва их от поверхности. Отводимое тепло при этом передаётся главным образом жидкости, а затем используется при испарении, Из-за малой поверхности контакта тепловой поток, отводимый при образовании пузырька весьма мал.

Случаи № 2 - плёночный режим кипения. При дальнейшем увеличении тепловой нагрузки действующих центров парообразования становится так много, что на поверхности образуется сплошная паровая плёнка и наступает так называемый плёночный режим кипения. При этом непосредственный контакт жидкости с поверхностью охлаж­дения ухудшается, что приводит к резкому увеличению температуры по­верхности.

- продольная тепловая нагрузка.

- наступает пленочный режим кипения.

 

Здесь пузырьки не увеличиваются, а уменьшаются в объёме - режим недогретой жидкости, при котором на самой поверхности образуются па­ровые пузырьки, которые после отрыва попадают в недогретую жидкость и конденсируются в ней. Процесс кипения при этом ограничен тонким слоем у поверхности охлаждения.

 

Количественные оценки.

 

 

 

Теплоотдача при конденсации жидкости.

- идет процесс конденсации.

При соприкосновении с холодной стенкой пар охлаждается и конденсируется, оседающая на поверхность жидкость может образовывать либо плёнку (плёночная конденсация),либо капли (капельная конденсация), так как образующаяся плёнка увеличивает тепловое сопротивление, коэффициент теплоотдачи при плёночной конденсации ниже, чем при капельной. Для интенсификации процесса теплообмена следует получать плёнку конденсирующейся жидкости минимальной толщины, то есть применение жидкости с малой вязкостью, использование вертикальных или наклонных охлаждающих по­верхностей, которые не должны быть слишком высокими. Поверхности долж­ны быть по возможности максимально гладкими.

Существует два способа оценки.

1. - коэффициент конвективного теплообмена.

2. - произведение массы испарившейся жидкости на скрытую теплоту парообразования. Это то количество тепла, которое можно отвести при испарении единицы массы кипящей жидкости.

 

Передача тепла излучением.

Если извне на элемент падает тепловой поток, то он распределяется следующим образом:

- поглощенная энергия

- отраженная энергия

- прошедшая энергия

A, R, D - коэффициенты поглощения, отражения, пропускания.

A - поглощательная способность тела

R - отражательная способность тела

D - пропускательная способность тела

Обычно даже при малых толщинах D = 0 и 1 = A + R

Для абсолютно черного тела A = 1, R = D = 0.

Для абсолютно белого тела A = D = 0, R = 1.

Для абсолютно прозрачного тела D = 1, R = A = 0.

 

Закон Стефана - Больцмана.

 

- степень черноты тела.

- коэффициент лучеиспускания абсолютно черного тела.

- отношение тепловых потоков реального и абсолютно черного тела при одинаковой температуре.

 

Закон Кирхгоффа.

 

Отношение лучеиспускательной способности к поглощательной способности при тепловом излучении для всех тел одинаково и равно лучеиспус­кательной способности абсолютно чёрного тела и зависит только от температуры.