什么是池沸腾-沸腾曲线-定义GydF4y2Ba

池子沸腾的模式在图中的沸腾曲线上进行了说明,这是热流对超温的图。池沸腾 - 沸腾曲线GydF4y2Ba

池沸腾 - 沸腾曲线GydF4y2Ba

池沸腾 - 沸腾模式GydF4y2Ba正如所写的那样,最常见的配置,称为GydF4y2Ba池沸腾GydF4y2Ba是当一池液体从下方通过水平表面加热时。在GydF4y2Ba池沸腾GydF4y2Ba液体是静止的,它在表面附近的运动主要是由于自然对流和气泡增长和分离引起的混合。GydF4y2Ba

沸腾的开拓性工作于1934年完成GydF4y2Ba美国NukiyamaGydF4y2Ba凡在他的实验中浸入液体中的电加热的镍铬体和铂电线。Nukiyama是第一个识别的人GydF4y2Ba水池沸腾的不同政权GydF4y2Ba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GydF4y2BaΔTGydF4y2Ba坐GydF4y2Ba(也称为多余温度)GydF4y2Ba那GydF4y2Ba它被定义为壁温之间的差异,GydF4y2BaT.GydF4y2Ba墙GydF4y2Ba和饱和温度,GydF4y2BaT.GydF4y2Ba坐GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

观察到四种不同的池沸腾制度(基于过量温度):GydF4y2Ba

  • 自然对流沸腾GydF4y2BaΔTGydF4y2Ba坐GydF4y2Ba< 5°CGydF4y2Ba
  • 泡核沸腾GydF4y2Ba5°C ΔTGydF4y2Ba坐GydF4y2Ba<30°CGydF4y2Ba
  • 过渡沸腾GydF4y2Ba30°C ΔTGydF4y2Ba坐GydF4y2Ba<200°CGydF4y2Ba
  • 电影沸腾GydF4y2Ba200°C ΔTGydF4y2Ba坐GydF4y2Ba

这些制度被说明GydF4y2Ba沸腾曲线GydF4y2Ba在图中,这是GydF4y2Ba热通量GydF4y2Ba与过多的温度相比。虽然该图中给出的沸腾曲线是水,但对于不同的冷却剂,沸腾曲线的一般形状保持不变。注意,曲线的特定形状也取决于系统参数,例如GydF4y2Ba压力GydF4y2Ba和冷却剂流量,但它实际上是独立于受热面的几何形状。GydF4y2Ba

沸腾曲线 - 沸腾模式GydF4y2Ba

煮沸和金融GydF4y2Ba
水相图GydF4y2Ba
水相图。GydF4y2Ba
来源:wikipedia.org CC BY-SAGydF4y2Ba

在前面几章中,我们已经讨论过了GydF4y2Ba对流传热w88优德备用网址 微博GydF4y2Ba具有非常重要的假设。我们假设了一个GydF4y2Ba单相对流热传递w88优德备用网址 微博GydF4y2Ba没有任何相变。在本章中,我们专注于与之相关的对流热传递w88优德备用网址 微博GydF4y2Ba流体的相变GydF4y2Ba。特别地,我们考虑在固液或固蒸气界面处的过程,即,GydF4y2Ba沸腾GydF4y2Ba(液 - 蒸气相变)和GydF4y2Ba缩合GydF4y2Ba(蒸气 - 液相变化)。GydF4y2Ba

对于这些情况GydF4y2Ba潜热效果GydF4y2Ba与之相关联的相变是显著的。GydF4y2Ba潜热GydF4y2Ba那GydF4y2Ba也称为蒸发的焓,是加入或从物质中除去的热量以产生相变的变化。这种能量破坏了分子间吸引力,并且还必须提供扩展天然气所需的能量(GydF4y2BapΔV工作GydF4y2Ba)。什么时候GydF4y2Ba潜热GydF4y2Ba添加,发生温度变化。GydF4y2Ba

蒸发热 - 水为0.1MPa,3MPa,16MPaGydF4y2Ba
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。GydF4y2Ba

这GydF4y2Ba蒸发焓GydF4y2Ba是发生变化时压强的函数。GydF4y2Ba

汽化潜热 - 水0.1MPa(大气压)GydF4y2Ba

HGydF4y2BalgGydF4y2Ba= 2257 kj / kgGydF4y2Ba

蒸发潜热-水在3mpaGydF4y2Ba

HGydF4y2BalgGydF4y2Ba= 1795 kj / kgGydF4y2Ba

蒸发潜热-水在16mpa(压力在aGydF4y2Ba加压器GydF4y2Ba)GydF4y2Ba

HGydF4y2BalgGydF4y2Ba= 931 kj / kgGydF4y2Ba

这GydF4y2Ba蒸发热量GydF4y2Ba随着压力的增加而减少GydF4y2Ba沸点GydF4y2Ba增加。它完全消失在一个叫做GydF4y2Ba临界点GydF4y2Ba。高于临界点,液体和蒸气相是难以区分的,物质称为aGydF4y2Ba超临界流体GydF4y2Ba。GydF4y2Ba

超临界阶段关键点 - 分钟GydF4y2Ba从液体到蒸汽状态的变化是因为GydF4y2Ba沸腾GydF4y2Ba是由固体表面的热传递维持的;w88优德备用网址 微博相反,GydF4y2Ba缩合GydF4y2Ba蒸汽与液态导致热传递到固体表面。w88优德备用网址 微博GydF4y2Ba沸腾和冷凝GydF4y2Ba不同于其他形式的对流,因为它们依赖于GydF4y2Ba蒸发潜热GydF4y2Ba,这是GydF4y2Ba很高GydF4y2Ba为常见GydF4y2Ba压力GydF4y2Ba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。GydF4y2Baw88优德备用网址 微博传热系数GydF4y2Ba, h,与…有关GydF4y2Ba沸腾和冷凝GydF4y2Ba通常是GydF4y2Ba更高GydF4y2Ba比在其他形式的对流过程中遇到的,只涉及一个单相。GydF4y2Ba

这是由于这样的事实,即使在GydF4y2Ba湍流GydF4y2Ba,存在停滞的流体膜层(层流亚层),隔离换热器表面。这GydF4y2Ba停滞液膜层GydF4y2Ba对对流传热系数起着至关重要的作用。w88优德备用网址 微博观察到,流体来到了一个GydF4y2Ba完全停在表面GydF4y2Ba并假设相对于表面的零速度。这种现象称为无滑移条件,因此,GydF4y2Ba在表面,GydF4y2Ba能量流发生GydF4y2Ba纯粹通过传导。GydF4y2Ba但是在下一个层中,在分子水平或宏观水平中的导通和扩散质量运动。由于批量移动,能量转移率更高。正如写的那样,GydF4y2Ba核心沸腾GydF4y2Ba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GydF4y2Ba热能GydF4y2Ba散装液体。GydF4y2Ba

泡核沸腾GydF4y2Ba

成核沸腾 - 沸腾模式GydF4y2Ba核设施中最常见的局部沸腾是GydF4y2Ba核心沸腾GydF4y2Ba。但如果是核反应堆,GydF4y2Ba核心沸腾GydF4y2Ba发生在通过反应器的显著流速下。在GydF4y2Ba核心沸腾GydF4y2Ba,蒸汽气泡在传热表面处形成,然后断开并被携带到流体的主流w88优德备用网址 微博中。这种运动增强了传热,因为表面上产生的热量直接进w88优德备用网址 微博入流体流。一旦在主流体流中,气泡塌陷,因为流体的大量温度不如产生气泡的传热表面温度。w88优德备用网址 微博正如写的那样,GydF4y2Ba核心沸腾GydF4y2Ba在表面有效地破坏了这一停滞层,因此显著地核沸腾GydF4y2Ba提高GydF4y2Ba表面转移的能力GydF4y2Ba热能GydF4y2Ba散装液体。这种传热过w88优德备用网址 微博程有时是理想的,因为在传热表面上产生的能量快速有效地“携带”。GydF4y2Ba

靠近壁面的情况比较复杂,有多种机制使热流增加到高于壁面的水平GydF4y2Ba纯粹的传导GydF4y2Ba通过液体。GydF4y2Ba

  1. 注意,即使在GydF4y2Ba湍流GydF4y2Ba,存在停滞的流体膜层(层流亚层),隔离换热器表面。从壁面上升的蒸汽通量(由于浮力的作用)必须被相等质量的液体通量平衡,这使得较冷的液体更接近壁面。GydF4y2Ba
  2. 气泡的形成和运动湍流壁附近的液体,从而增加从壁到液体的热传递。w88优德备用网址 微博GydF4y2Ba
  3. 沸腾与其他形式的对流不同,因为它取决于蒸发的潜热,这对于公共压力非常高,因此在恒温下沸腾期间可以转移大量的热量。GydF4y2Ba

这GydF4y2Ba核心沸腾热通量GydF4y2Ba不能无限期地增加。在某些价值,我们称之为“GydF4y2Ba临界热通量GydF4y2Ba“(GydF4y2BaCHF.GydF4y2Ba)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。后立即GydF4y2Ba临界热通量GydF4y2Ba达到后,沸腾变得不稳定,并发生过渡沸腾。从核沸腾到膜沸腾的转变被称为GydF4y2Ba沸腾的危机GydF4y2Ba”。自从超越GydF4y2BaCHF.GydF4y2Ba点传热系数减小,过渡w88优德备用网址 微博到GydF4y2Ba电影沸腾GydF4y2Ba通常是不可避免的。GydF4y2Ba

核心沸腾相关 - 池沸腾GydF4y2Ba
以上讨论的沸腾制度在其角色中差异很大。还有不同的相关性描述了传热。w88优德备用网址 微博在本节中,我们审查了一些更广泛使用的核心和胶片沸腾相关的相关性。GydF4y2Ba

核态池沸腾GydF4y2Ba

Rohsenow相关性GydF4y2Ba

核池沸腾传热速率的最广泛应用是1952年由w88优德备用网址 微博GydF4y2BaRohsenowGydF4y2Ba:GydF4y2Ba

Rohsenow相关性GydF4y2Ba

Rohsenow相关-核沸腾GydF4y2Ba

在哪里GydF4y2Ba

  • Q - 核池沸腾热通量[W / MGydF4y2Ba2GydF4y2Ba]GydF4y2Ba
  • CGydF4y2Ba1GydF4y2Ba-液体比热J/kg KGydF4y2Ba
  • ΔT -超温°C或KGydF4y2Ba
  • HGydF4y2BaFG.GydF4y2Ba- 蒸发焓,j / kgGydF4y2Ba
  • 液体的Pr - Prandtl数GydF4y2Ba
  • N - 实验常数等于水的1,其他液体为1.7GydF4y2Ba
  • CGydF4y2BaSF.GydF4y2Ba- 表面流体因子,例如水和镍具有C.GydF4y2BaSF.GydF4y2Ba0.006GydF4y2Ba
  • μGydF4y2Ba1GydF4y2Ba-液体动态粘度kg/m.sGydF4y2Ba
  • G -重力加速度m/sGydF4y2Ba2GydF4y2Ba
  • GGydF4y2Ba0.GydF4y2Ba- 强制转换因子KGM / NSGydF4y2Ba2GydF4y2Ba
  • ρGydF4y2Ba1GydF4y2Ba- 液体kg / m的密度GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba
  • ρGydF4y2BaV.GydF4y2Ba- 蒸气密度kg / mGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba
  • Σ - 表面张力 - 液 - 蒸汽接口n / mGydF4y2Ba

可以看出,ΔTα(Q)GydF4y2Ba⅓GydF4y2Ba。这一非常重要的比例说明了界面传热能力的增强。GydF4y2Ba

沸腾危机-临界热流GydF4y2Ba

干涸与DNBGydF4y2Ba正如写的那样,在GydF4y2Ba核反应堆GydF4y2Ba,限制GydF4y2Ba局部热量通量GydF4y2Ba对反应堆安全性的重要性是最重要的。为了GydF4y2Ba加压水反应堆GydF4y2Ba还有GydF4y2Ba沸水反应堆GydF4y2Ba,存在热液现象,这导致在突然减少GydF4y2Ba热传递效率w88优德备用网址 微博GydF4y2Ba(更准确地说在GydF4y2Baw88优德备用网址 微博传热系数GydF4y2Ba)。这些现象发生在一定的热通量值,称为“GydF4y2Ba临界热通量GydF4y2Ba”。压水堆和沸水堆传热恶化的现象是不同的。w88优德备用网址 微博GydF4y2Ba

在两种类型的反应堆中,问题或多或少与核心沸腾的偏离相关。核心沸腾的热通量不能无限期增加。在某些价值,我们称之为“GydF4y2Ba临界热通量GydF4y2Ba“(GydF4y2BaCHF.GydF4y2Ba)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 微博在达到临界热流后,沸腾立即变得不稳定,并发生膜沸腾。从核沸腾到膜沸腾的转变被称为GydF4y2Ba沸腾的危机GydF4y2Ba”。正如所写的那样,导致热传递劣化的现象对于PWR和BWR是不同的。w88优德备用网址 微博GydF4y2Ba

临界热流-池沸腾GydF4y2Ba
核心沸腾的热通量不能无限期增加。在某些价值,我们称之为“GydF4y2Ba临界热通量GydF4y2Ba“(GydF4y2BaCHF.GydF4y2Ba)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 微博在达到临界热流后,沸腾立即变得不稳定,并发生膜沸腾。从核沸腾到膜沸腾的转变被称为GydF4y2Ba沸腾的危机GydF4y2Ba”。GydF4y2Ba

在1948年在1958年,在1948年,在1948年,在1958年,在1948年,在1958年,在1958年,在1958年,在美国的临界热通量由俄罗斯的俄罗斯。GydF4y2Ba

临界热流-池沸腾GydF4y2Ba

在哪里GydF4y2Ba

  • 问:GydF4y2Ba马克斯GydF4y2Ba- 临界热通量[w / mGydF4y2Ba2GydF4y2Ba]GydF4y2Ba
  • CGydF4y2BaCR.GydF4y2Ba-几何相关常数GydF4y2Ba
  • HGydF4y2BaFG.GydF4y2Ba- 蒸发焓,j / kgGydF4y2Ba
  • G -重力加速度m/sGydF4y2Ba2GydF4y2Ba
  • ρGydF4y2BalgydF4y2Ba- 液体kg / m的密度GydF4y2Ba3.GydF4y2Ba
  • ρGydF4y2BaV.GydF4y2Ba- 蒸气密度kg / mGydF4y2Ba3.GydF4y2Ba
  • Σ - 表面张力 - 液 - 蒸汽接口n / mGydF4y2Ba

对于大型水平圆柱体、球体和大型有限受热面,这个常数的值是CGydF4y2BaCR.GydF4y2Ba= 0.131。对于大型水平板,值为C.GydF4y2BaCR.GydF4y2Ba= 0.149。GydF4y2Ba

值得注意的是,临界热流强依赖于GydF4y2Ba压力GydF4y2Ba,主要通过蒸汽密度、表面张力和压力的依赖性GydF4y2Ba蒸发热量GydF4y2Ba。注意ρGydF4y2BaV.GydF4y2Ba随着压力的增加而增加,但σ和h增加GydF4y2BaFG.GydF4y2Ba随着压力的增加而降低。因此Q的改变GydF4y2Ba马克斯GydF4y2Ba取决于哪种效应占主导地位。GydF4y2Ba

在低压(包括大气压)下,压力依赖性主要通过蒸汽密度的变化导致临界热通量增加。然而,随着压力接近临界压力,表面张力和汽化热都会会聚到零,使其成为压力依赖性的主要源。因此,在高压下(如在PWR-16MPa),临界热通量随压力降低。GydF4y2Ba

参考:GydF4y2Ba
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也可以看看:GydF4y2Ba

沸腾和冷凝GydF4y2Ba

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