КИПІННЯ.

КИПІННЯ.

1.5.1. Розрахункові формули і приклад розрахунку.

Процес бульбашкового кипіння рідини з вільною циркуляцією описується критеріальним рівнянням В.1. Толубинського:

,                                     (1.32)

де К – критерій теплової напруги; Pr – критерій Прандтля.

У рівнянні (1.32):

,                        (1.33)

де       – коефіцієнт тепловіддачі під час кипіння, Вт/м² К;

 – визначальний розмір, величина якого для процесу кипіння дорівнює відривному діаметру бульбашки, мм:

 ,                                             (1.34)

 – коефіцієнт теплопровідності рідини, Вт/м К;

 - тепловий потік від поверхні нагрівання до рідини, Вт/м²;

– прихована теплота пароутворення, Дж/кг;

– густина рідини і пари відповідно, кг/м³;

- частота відриву бульбашок, с^-1.

Для атмосферних умов добуток  мм/с, з ростом тиску цей добуток зменшується;

– кінематична в’язкість рідини, м²/с;

– питома теплоємність рідини, Дж/кг·К.

Потужність теплового потоку під час кипіння

,                                        (1.35)

де – F – площа поверхні нагрівання,  - температура поверхні нагрівання і рідини відповідно, ºС.

Приклад. Визначити коефіцієнт тепловіддачі α під час кипіння води в котлі, якщо тиск пари Р = 1,02 МПа, а питомий тепловий потік q = 540 кВт/м² , частота відриву бульбашок с^-1.

Для Р = 1,02 МПа визначаємо фізичні величини: t_р = 180ºC, λ = 0,674 Вт/м · К, r = 2015,2 кДж/кг, с = 4417 к Дж/кг·К,  = 886,9 кг/м³,  = 5,157 кг/м³.

Відривний діаметр бульбашки за (1.34):

= 2,6 мм.

Критерій теплової напруги:

= 5

Критерій Прандтля: Pr = 1 за t_р = 180ºC.

Критерій Нуссельта:

.

Коефіцієнт тепловіддачі:

= 42100 Вт/м² град.