什么是沸腾模式-沸腾类型-定义

沸腾模式-类型的沸腾。从实际工程的观点来看,沸腾可以根据几个标准进行分类,例如,根据流动状态。优德app热能工程

沸腾模式-类型的沸腾

池沸腾-沸腾模式从实际工程的角度来看沸腾可以按照分类吗几个标准

按流态分类:

  • 池沸腾。可能是最常见的配置,称为池沸腾是当一池液体从下方通过水平表面加热时。在池中沸腾的液体是静止的,它在表面附近的运动主要是由于自然对流以及由气泡生长和分离引起的混合。1934年,由美国Nukiyama。他第一个确定了四种已知的不同的泳池煮法用他的装置。
  • 流动沸腾-沸腾模式流动沸腾。流动沸腾(或强迫对流沸腾),流体流动被强迫在表面上通过外部手段,如a,以及浮力效应。因此,流动沸腾总是伴随着其他对流效应。条件很大程度上取决于几何形状,可能包括加热板和圆筒的外部流动或内部(管道)流动。在核反应堆,大多数沸腾机制只是强制对流沸腾。

按墙体过热温度分类,ΔT:

沸腾曲线-沸腾模式关于沸腾的开创性工作是在1934年由美国Nukiyama他在实验中使用浸入液体中的电热镍铬和铂丝。Nukiyama是第一个发现的不同的泳池煮法用他的装置。他注意到,根据壁面过热温度的不同,沸腾有不同的形式ΔT(也称为超温),它被定义为壁面温度,T饱和温度,T

水池沸腾的四种不同沸腾状态(根据超温)被观察到:

  • 自然对流沸腾ΔT< 5°C
  • 泡核沸腾5°C <ΔT< 30°C
  • 过渡沸腾30°C <ΔT< 200°C
  • 电影沸腾200°C <ΔT

的描述沸腾的模式:

  • 自然对流沸腾自然对流沸腾。w88优德app,要求沸腾发生的纯物质是T= T。但是在实际的实验中,只有当液体被加热到高于饱和温度几度时,沸腾才会发生。为了维持蒸汽的形成,表面温度必须略高于饱和温度。在这个沸腾的模式,可观察到蒸气在水面上,但通常没有泡沫将观察到的。随着过热温度的升高,气泡最终会出现,但在A点以下,流体运动主要是由自然对流流决定的。A点通常被称为起核沸腾- ONB
  • 核沸腾-沸腾模式泡核沸腾。核设施中最常见的局部沸腾是泡核沸腾。在泡核沸腾,在传热表面形成汽泡,汽泡分离,进入流体主流。w88优德备用网址 微博这样的运动加强了传热,因为在表面产生的热量被直w88优德备用网址 微博接带入流体流中。一旦进入主流体流,气泡就会崩溃,因为流体的本体温度没有产生气泡的传热表面温度高。w88优德备用网址 微博这种传热过w88优德备用网址 微博程有时是可取的,因为在传热表面产生的能量是迅速和有效的“带走”。
  • 过渡沸腾-部分膜沸腾过渡沸腾。核沸腾热流密度不能无限地增加。在某个值处,我们称之为临界热通量”(瑞士法郎)时,所产生的蒸汽会在其表面形成一层保温层,而保温层又会恶化传热系数。w88优德备用网址 微博这是因为表面的很大一部分被一层蒸汽膜所覆盖,由于蒸汽相对于液体的导热系数较低,蒸汽膜起到了隔热的作用。在临界热流到达后,沸腾变得不稳定过渡沸腾发生。从核沸腾到膜沸腾的转变被称为沸腾的危机”。由于超过CHF点后传热系数减小,向膜沸腾的转变通常是不可避免的w88优德备用网址 微博。
  • 膜沸腾-沸腾模式电影沸腾。热流密度的进一步增加导致一层蒸汽覆盖在表面。这大大降低了对流系数,因为蒸汽层有明显较低的传热能力。w88优德备用网址 微博结果,超温上升到一个非常高的值。超出了莱顿弗罗斯特点,连续的蒸汽膜覆盖在表面,液相与表面没有接触。在这种情况下,热传导既通过辐射,又通过对蒸汽w88优德备用网址 微博的传导。如果材料的强度不足以承受这种温度,设备就会因为材料的损坏而失效。这种现象也被称为烧坏。在压水堆中,一个关键的安全要求(也许是最重要的)是偏离核沸腾(DNB)不会在稳态运行、正常运行瞬变和预期运行发生(aos)期间发生。如果最小DNBR保持在PWRs的95/95 DNBR上限(95%置信水平下的95%概率)之上,则燃料包壳的完整性将得到保持。由于这一现象恶化了传热系数,而热流密度保持不变,因此热量w88优德备用网址 微博积累在燃料棒造成戏剧性的增长包壳和燃料温度。简单地说,需要非常高的温差才能将燃料棒表面产生的临界热流传递给反应堆冷却剂(通过蒸汽层)。

过冷沸腾-沸腾模式按过冷温度分类,ΔT

沸腾也可以根据过冷或饱和来分类:

  • 过冷沸腾。过冷沸腾,大部分液体的温度低于饱和温度,表面形成的气泡可以在液体中凝结。这种凝结(坍缩)产生频率为~ 100Hz - 1khz的声音。这就是为什么在水饱和沸腾之前,电水壶会发出最大的声音。这个词低温冷却指在一定温度下存在的液体下面它的正常沸点。
  • 饱和沸腾。在饱和沸腾(也称为大部分沸腾)时,液体的温度略高于饱和温度。当系统温度升高或系统压力下降到沸点时,可能会发生大量沸腾。此时,进入冷却剂通道的气泡不会坍塌。这些气泡会聚集在一起,形成更大的蒸汽气泡。然后,蒸汽气泡在浮力的推动下穿过液体,最终从一个自由的表面逃逸。

饱和沸腾

蒸汽质量
dry-steam-saturated-vapor-min从……可以看出水相图,在两相区(例如在汽/液相边界),只指定温度就可以设定压力,指定压力就可以设定温度。但是这些参数不能定义体积和焓,因为我们需要知道相对焓两相的比例礼物。

质量分数在两相液-气区域的蒸汽称为蒸汽质量(或干燥部分),x,由下式给出:

蒸汽质量

质量的取值范围为0到统一。虽然定义为比率,但质量通常是用百分比来表示的。从这个观点来看,我们把蒸汽分为三种基本类型。它必须在x=0处加上饱和液体状态(单相)。

这种蒸汽分类有其局限性。考虑在压力下加热的系统的行为,即高于临界压力。在这种情况下,会有没有相变从液体变成蒸汽。在所有状态下,只有一个相。只有当压力小于临界压力时,才能发生蒸发和冷凝。“液体”和“蒸汽”这两个词往往失去了它们的意义。

参见:饱和

参见:节流的蒸汽

沸腾

水相图
水的相图。
来源:wikipedia.org CC BY-SA

在前面几章中,我们已经讨论过了对流换热w88优德备用网址 微博有一个非常重要的假设。我们假设单相对流换热w88优德备用网址 微博没有任何相变。在这一章我们集中讨论与对流换热有关的w88优德备用网址 微博流体的相变。特别地,我们考虑可以发生在固-液或固-气界面的过程,即,沸腾(液气相变)和冷凝(vapor-to-liquid相变)。

在这些情况下,潜热的影响与之相关联的相变是显著的。潜热,也称为蒸发焓,是一种物质为了产生相变化而吸收或吸收的热量。这种能量分解了分子间的引力,同时也必须提供必要的能量使气体膨胀pΔV工作)。当潜热加入后,温度没有变化。

蒸发潜热-水在0.1 MPa, 3 MPa, 16 MPa
随着压力的增加,汽化热减少,而沸点增加。它在临界点处完全消失。

蒸发焓是发生变化时压强的函数。

蒸发潜热- 0.1 MPa(大气压)水

hlg= 2257 kJ /公斤

蒸发潜热-水在3mpa

hlg= 1795 kJ /公斤

蒸发潜热-水在16mpa(压力在a加压器)

hlg= 931 kJ /公斤

汽化热随着压力的增加而减小,而沸点增加。它完全消失在一个叫做临界点。在临界点以上,液相和气相就无法区分了,这种物质称为a超临界流体

supercritical-phase-critical-point-min从液体到蒸汽状态的变化是因为沸腾是由固体表面的热传递维持的;w88优德备用网址 微博相反,冷凝一种蒸汽变成液态的结果是热传递到固体表面。w88优德备用网址 微博沸腾和冷凝不同于其他形式的对流,因为它们依赖于蒸发潜热,这是非常高的为常见的压力因此,大量的热量可以在沸腾和冷凝过程中传递,基本上是在恒定的温度下。w88优德备用网址 微博传热系数, h,与…有关沸腾和冷凝通常是高得多比在其他形式的对流过程中遇到的,只涉及一个单相。

这是由于这样的事实,即使在湍流,存在停滞的流体膜层(层流亚层),隔离换热器表面。这滞液膜层对对流换热系数起关键作用。w88优德备用网址 微博可以观察到,流体到达在水面上完全停止假设相对于表面的速度为零。这种现象被称为无滑移条件,因此,在表面,能量流发生纯粹的传导。但在下一层中,分子水平或宏观水平上的传导和扩散-质量运动都发生了。由于质量的运动,能量的传递率更高。写,泡核沸腾在表面有效地破坏了这一停滞层,因此核沸腾显著地增加了表面转移的能力热能散装液体。

两相流体流动
两相流体流动根据定义,多相流互动流是什么两个或两个以上的不同的阶段有共同的接口,比如一个管道。每个相,代表固体、液体或气体物质的体积分数(或质量分数),都有自己的相自己的属性,速度,温度

多相流可以同时流:

  • 材料不同的状态或阶段(如水蒸气混合物)。
  • 材料不同的化学性质但处于相同的状态或相(如水中的油滴)。

在工业过程中有许多组合,但是最常见的同时流动蒸汽和液态水(如中遇到蒸汽发生器冷凝器)。在反应堆工程中,对的性质进行了大量的研究两相流如发生冷却剂损失事故(基因座),这在反应堆安全和所有热水力分析中是一个重要的事故(DNBR分析)。

两相流体流动特性研究

所有的两相流问题都具有与单相问题截然不同的特征。

  • 在蒸汽和液态水的情况下密度这两个阶段相差约1000倍。因此,重力对多相流的影响要比单相流的影响重要得多。
  • 声音的速度对于经历相变的材料来说,变化是巨大的,而且可以是数量级的不同。这显著地影响了通过一个孔
  • 相对浓度不同相在多相流中通常是一个非常重要的相关参数,而在单相流中则是一个无关紧要的参数。
  • 相的变化意味着流量引起的压力下降会导致进一步的相变化(例如,水可以通过一个孔蒸发),增加气体的相对体积,可压缩介质和增加射流速度,不像单相不可压缩流,减少一个孔会降低射流速度。
  • 流道内各相的空间分布对流动特性有重要影响。
  • 多相流中存在多种不稳定类型。
沸点-饱和度
在热力w88优德app学中,这个术语饱和定义在给定的温度和压力下,蒸汽和液体的混合物可以共存的条件。当温度达到蒸发(沸腾)在给定的压力下开始发生的称为饱和温度沸点。在给定的温度下,汽化(沸腾)开始发生的压力称为饱和压力。

当蒸汽质量为0时,称为饱和液体状态(单相)。另一方面,当蒸汽质量等于1时,称为饱和蒸汽状态干蒸汽(单相)。这两个状态之间,我们讨论气液混合物湿蒸汽(两相混合物)。在恒定压强下,能量的增加不会改变混合物的温度,而是蒸汽质量具体体积变化。

引用:
w88优德备用网址 微博热传递:
  1. 传热传质基础,第七版。Theodore L. Bergman, Adrienne S. Lavine, Frank P. Incropera。John Wiley & Sons, Incorporated, 2011。ISBN: 9781118137253。
  2. 传热和传质。尤努斯Cengel。麦格劳-希尔教育,2011年。ISBN: 9780071077866。
  3. 美国能源、热力学、传热和流体流动部。w88优德appw88优德备用网址 微博美国能源部基础手册,第2卷3。2016年5月。

核与反应堆物理学:

  1. J. R. Lamarsh,核反应堆理论导论,第二版,Addison-Wesley,雷丁,MA(1983)。
  2. J. R. Lamarsh, A. J. Baratta,核工程导论,3d版,prentices - hall, 2001, ISBN: 0-201-82498-1。
  3. 《核反应堆物理》,北京:清华大学出版社,2001年。
  4. Glasstone Sesonske。核反应堆工程:反应堆系统工程,施普林格;第4版,1994,ISBN: 978-0412985317
  5. W.S.C.威廉姆斯。核子与粒子物理。克拉伦登出版社;1版,1991,ISBN: 978-0198520467
  6. G.R.Keepin。核子动力学物理。addison - wesley酒吧。有限公司;第1版,1965年
  7. 罗伯特·里德·伯恩,《核反应堆运行导论》,1988年。
  8. 美国能源、核物理和反应堆理论部。美国能源部基础手册,卷1和2。1993年1月。
  9. 保罗·罗伊斯,中子物理学。电子数据处理科学,2008。ISBN: 978 - 2759800414。

先进反应堆物理:

  1. K. O. Ott, W. A. Bezella,核反应堆静力学导论,美国核学会,修订版(1989),1989,ISBN: 0-894-48033-2。
  2. 《核反应堆动力学概论》,美国核学会,1985,ISBN: 0-894-48029-4。
  3. 李国强,核反应堆动力学,中国核科学研究院,1993,ISBN: 0-894-48453-2。
  4. 刘文杰,刘文杰,刘文杰。中子输运计算方法[j] .物理学报,1993,59(4):449 - 452。

参见:

沸腾和冷凝

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