11.8. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ КИПЕНИИ ЖИДКОСТЕЙ
Этот вид теплоотдачи отличается высокой интенсивностью и встречается в химической технологии, например, при проведении таких процессов как выпаривание, перегонка жидкостей, в испа¬рителях холодильных установок и др. Процесс теплоотдачи при кипении очень сложен и еще недостаточно изучен, несмотря на огромное количество проведенных исследований.
Для возникновения кипения необходимо прежде всего, чтобы температура жидкости была выше температуры насыщения, а также необходимо наличие центров парообразования. Различают кипение на поверхности нагрева и кипение в объеме жидкости. Первый вид кипения обусловлен подводом теплоты к жидкости от соприка¬сающейся с ней поверхностью. Кипение в объеме жидкости обуслов¬лено наличием внутренних источников теплоты или значительного перегрева жидкости, возникающего, например, при внезапном снижении давления (ниже равновесного). Наиболее важным в химической технологии видом кипения является кипение на по¬верхности.
Для передачи теплоты от стенки к кипящей жидкости необходим перегрев стенки относительно температуры насыщения этой жид¬кости. удельной тепловой нагрузки от температурного напора при кипении жидкости Л/ = tc* — ttm (tcr и /шп-соответст¬венно температура стенки со стороны кипящей жидкости и тем¬пература кипения). В области АВ перегрев жидкости мал (At < 5 К), мало также число активных центров парообразования-микровпа¬дин на поверхности стенки, в которых образуются зародыши паровых пузырьков, и интенсивность теплообмена определяется в основном закономерностями теплоотдачи свободной конвекции около нагретой стенки [см. уравнение (11.50)]. В этой области коэффициент теплоотдачи а ~ Д?,1/3~1/4\ При дальнейшем повыше¬нии At = tcj — t увеличивается число активных центров парообра¬зования, и коэффициент теплоотдачи резко возрастает (отрезок ВС на рис. 11-9). Эту область называют пузырчатым, или ядерным, кипением.