【Задание на день】Основы химической технологии 124: Нагрев при кипении (30 июля)
Thread Content
Насыщенное кипение при большом объеме можно разделить на следующие три этапа: ① газификация на поверхности； ②ядерное кипение ； ③Пленочное кипение. На разных этапах насыщенного кипения упомянутой жидкости в каком состоянии должны находиться промышленные устройства для кипячения? Было бы ещё лучше, если бы можно было объяснить причины выбора.
ядерное кипение-------------------------
Пленочное кипение. В этот момент эффективность теплопередачи наилучшая
Насыщенное кипение при большом объеме можно разделить на следующие три этапа: ① газификация на поверхности； ②ядерное кипение ； ③Пленочное кипение. На разных этапах насыщенного кипения упомянутой жидкости в каком состоянии должны находиться промышленные устройства для кипячения? Было бы ещё лучше, если бы можно было объяснить причины выбора. Кривая насыщенного кипения при больших объемах. Экспериментальные данные показывают, что при изменении температуры процесс насыщенного кипения любой жидкости протекает в трех различных формах: на поверхности, в виде ядерного кипения и в виде пленочного кипения. В качестве конкретного примера рассмотрим кипение насыщенной воды при атмосферном давлении на поверхности платиновой нитью-нагревателя. ⒈ Поверхностное испарение: , медленный рост. В этот момент перегрев жидкости, находящейся в непосредственной близости от поверхности нагрева, очень мал; образование пузырьков не происходит. Передача тепла от поверхности нагрева к жидкости осуществляется за счёт естественной конвекции. На этом этапе процесс испарения происходит только на поверхности жидкости. ⒉ Ядерное кипение: при этом на поверхности нагревателя образуются пузыри, которые быстро поднимаются вверх. Это происходит из-за того, что образование и отрыв пузырьков приводят к всё более сильному возмущению жидкости вблизи поверхности нагрева. ⒊ Пленочное кипение: когда значение достигает определенного уровня, количество пузырьков, образующихся на поверхности нагрева, **увеличивается; при этом скорость их образования превышает скорость их отрыва от поверхности. Таким образом, пузырьки соединяются друг с другом до того, как оторвутся от поверхности, начиная формировать нестабильную пленку пара, которая в любой момент может разорваться и превратиться в крупные пузырьки, покидающие нагреваемую поверхность. По мере увеличения значения , пузыри становятся более стабильными. Поскольку коэффициент теплопроводности газа значительно меньше, чем у жидкости, коэффициент передачи тепла снижается. На этом этапе происходит кипение в виде непостоянных мембран. Когда на нагреваемой поверхности образуется стабильная газовая пленка, которая полностью отделяет жидкость от нагреваемой поверхности. Однако из-за высокой температуры стенок роль излучательного теплообмена становится значительной, в результате чего скорость нагрева быстро возрастает; на этом этапе наблюдается стабильное пленочное кипение. Точка перехода от ядерного кипения к пленочному кипению. Плотность теплопотока и критическая температура, соответствующие критической точке. Разница температур называется критической тепловой нагрузкой. Отсюда видно, что ядерное кипение имеет преимущества в виде высокого коэффициента передачи тепла и низкой температуры стенок. Поэтому в промышленных устройствах для кипения регулируется работа в этом режиме. На практике ядерное кипение достигается путем контроля значения, не превышающего его критического уровня.
Состояние ядерного кипения, чтобы избежать повреждения оборудования.
Состояние ядерного кипения, чтобы избежать повреждения оборудования. С каких двух аспектов можно усилить процесс нагрева за счёт кипения? Улучшение поверхности нагрева для обеспечения большего количества ядер кипения ； К кипящей жидкости добавляют вещества, снижающие поверхностное натяжение
②ядерное кипение； Кипение внутри среды
Насыщенное кипение при большом объеме можно разделить на следующие три этапа: ① газификация на поверхности； ②ядерное кипение ； ③Пленочное кипение. На разных этапах насыщенного кипения упомянутой жидкости в каком состоянии должны находиться промышленные устройства для кипячения? ②ядерное кипение
Состояние ядерного кипения, чтобы избежать повреждения оборудования
Состояние ядерного кипения, чтобы избежать повреждения оборудования
В промышленности обычно поддерживается работа устройства кипения в режиме ядерного кипения; преимущество этого режима заключается в том, что на этой стадии значение α велико, а tW мало. Точка перехода от ядерного кипения к пленочному кипению обозначается как критическая точка (после нее происходит ухудшение процесса теплообмена); соответствующие критические значения — tc, c, qc. Для кипения воды при атмосферном давлении в большом резервуаре: ΔTc = 25C, qc = 1,25×106 Вт/м2. Для обеспечения работы устройства кипения в режиме ядерного кипения необходимо контролировать значение t так, чтобы оно не превышало его критического диаметра tc; в противном случае ядерное кипение сменится на пленочное кипение, что приведет к резкому снижению значения . То есть ненадлежащее повышение температуры горячей жидкости, наоборот, снижает эффективность устройства кипячения. В устройствах ядерного кипения, нагреваемых источниками постоянного теплопотока (электрическим нагревателем и т. д.), необходимо строго контролировать плотность теплопотока q, чтобы она не превышала значения qc. При превышении этого значения температура поверхности нагрева резко возрастает, что может привести к разрушению устройства.
Состояние ядерного кипения, чтобы избежать повреждения оборудования
Ядерное кипение: в этом состоянии коэффициент нагрева высок, стабильность высока
Промышленные устройства для кипения должны работать в режиме (ядерного кипения)
2;P;P;P;P;P;P;P:D:D:D:D:D:D:D
Следует выбрать ядерное кипение, коэффициент теплопередачи высок
Устройства промышленного кипения должны работать в режиме (② ядерного кипения)