【毎日一題】化学工学原理124：沸騰加熱（7月30日）

核状沸騰-------------------------

膜状沸騰。 このときの伝熱効果が最も良い

大容量飽和沸騰は、以下の3つの段階に分けられる：①表面気化；②核状沸騰；③膜状沸騰。 上記の液体の飽和沸騰の各段階において、工業用沸騰装置は（何）状態で運転すべきか？ 選んだ理由を説明できれば、なお良いです。 大容量飽和沸騰曲線　実験の結果、どの液体においても、大容量での飽和沸騰は温度の変化に伴い、表面蒸発、核状沸騰、膜状沸騰という3つの異なる沸騰形態が現れることがわかった。ここでは、大気圧下での飽和水が白金の発熱線表面で沸騰する例を挙げて具体的に説明する。 ⒈ 表面蒸発：、ゆっくりと増加する。このとき、加熱面に密着している液体の過熱度は非常に小さく、気泡は発生せず、加熱面と液体との間の熱供給は自然対流によって行われる。この段階では、気化現象は液面でのみ起こる。 ⒉ 核状沸騰：加熱面で気泡が発生し、急激に上昇する現象。これは、気泡の発生と剥離によって加熱面付近の液体への乱れがますます激しくなるためです。 ⒊ 膜状沸騰：ある一定の値に達すると、加熱面で生成される気泡が**増え、このとき気泡の生成速度は表面から離脱する速度を上回る。このようにして気泡は表面から離れる前に結合し、不安定な気泡膜を形成し始め、いつでも破れて大きな気泡となって加熱面から離れていく可能性がある。が大きくなるにつれて、気泡は安定する傾向にあり、ガスの熱伝導率は液体のそれよりもはるかに小さいため、熱供給係数は逆に低下する。この段階は不定膜状沸騰である。加熱面に安定した気膜が形成され、液体と加熱面が完全に隔てられる。しかし、壁温が高いため放射伝熱の影響が顕著であり、その結果急速に増加し、この段階は安定した膜状沸騰となる。 核状沸騰から膜状沸騰への転換点。臨界点に対応する熱流束密度と臨界温度。 温度差を臨界熱負荷と呼びます。これにより、核状沸騰は給熱係数が大きく、壁温が低いという利点があることがわかります。そのため、工業用の沸騰装置ではすべてこの状態で運転が制御されています。実際には、臨界値以下に制御することで核状沸騰が達成される。

核状沸騰状態にならないように、装置が焼損するのを防ぐ。

装置が焼損しないように、核状沸騰状態を維持する。沸騰による加熱の強化は、どの2つの側面から取り組むことができるか？ 加熱面を改善し、より多くの気化核を提供する；沸騰した液体に添加剤を加えて表面張力を下げる

②核状沸騰； 媒体内部からの気化

大容量飽和沸騰は、以下の3つの段階に分けられる：①表面気化；②核状沸騰；③膜状沸騰。 上記の液体の飽和沸騰の各段階において、工業用沸騰装置は（何）状態で運転すべきか？ ②核状沸騰

核状沸騰状態を避け、装置の焼損を防ぐ

核状沸騰状態を避け、装置の焼損を防ぐ

工業的には、沸騰装置を核状沸騰状態で運転させるのが一般的であり、その利点は、この段階でαが大きく、tWが小さいことである。核状沸騰から膜状沸騰への転換点Cを臨界点と呼び（これ以降熱伝達が悪化する）、それに対応する臨界値はtc、c、qcである。常圧の水が大きな容器内で沸騰する場合：ΔTc=25℃、qc=1.25×10^6 W/m²。 核状沸騰状態で沸騰装置が動作するためには、tをその臨界直径tc以下に抑える必要があり、そうでなければ核状沸騰は膜状沸騰に移行し、が急激に低下してしまう。つまり、熱流体の温度を不適切に上げると、かえって沸騰装置の効率が低下する。定常熱流の熱源（電気加熱など）によって加熱される核状沸騰装置では、熱流束qを厳格にqc以下に制御する必要があります。qcに達したり超えたりすると、加熱面の温度が急激に上昇し、装置が破壊されることさえあります。

核状沸騰状態を避け、装置の焼損を防ぐ

核状沸騰 この状態では熱供給係数が高く、安定している

工業用沸騰装置は（核状沸騰）状態で運転すべきである

2号;P;P;P;P;P;P;P:D:D:D:D:D:D:D

核状沸騰を選ぶべきで、伝熱係数が大きい

工業用沸騰装置は（②核状沸騰）状態で運転すべきである