Определение толщины паровой пленки в задаче о пленочном кипении недогретой жидкости *

А.П. Крюков, Ю.Ю. Пузина

Московский энергетический институт (технический университет), Россия

Рассматривается сильно нагретое тело (полусфера или цилиндр), погруженное в недогретую до состояния насыщения воду. На поверхности нагревателя образуется гладкая паровая пленка, толщина которой определяется в ходе решения системы уравнений. На основании разработанной физической модели получены результаты при различных значениях начальных параметров.

В качестве основной задачи исследования принимается разработка методики расчета системы «нагреватель – паровая пленка – жидкость» с учетом особенностей тепломассопереноса в неравновесных условиях. Рассматриваются следующие допущения:

(1) Температура нагревателя T_w принимается постоянной, при этом скачки температур на межфазных поверхностях пар – твердое тело и пар – жидкость малы по сравнению с общей разностью;

(2) Течение пара в пленке принимается ламинарным нестабилизированным, межфазная поверхность пар – жидкость гладкая;

(3) Все физические свойства пара и жидкости принимаются постоянными и могут быть оценены по средней температуре (T_w+T₁)/2 для пара и (T₁+T_b)/2 для воды как несжимаемой жидкости;

(4) Инерционными членами в уравнениях движения и энергии для пара пренебрегается.

Простейший подход к описанию процессов тепломассопереноса в рассматриваемой двухфазной системе заключается в принятии допущения о постоянстве кривизны границы раздела фаз пар – жидкость по сечению пленки. Форма межфазной поверхности повторяет форму нагревателя и является сферической.

Постановка задачи

Математическое описание

Толщина паровой пленки

при

при

при

Результаты расчетов

Изменение толщины паровой пленки по поверхности нагревателя:

Распределение параметров по сечению пленки:

Заключение

Развитие разработанной ранее авторами расчетной модели для определения формы межфазной поверхности позволило получить зависимость толщины паровой пленки от входных параметров – температуры нагревателя T_w и жидкости T_b. Выявлено, что основными лимитирующими динамику границы раздела фаз факторами являются теплоперенос в жидкости и гидравлическое сопротивление паровой пленки.

Эта страница оформлена при поддержке Российского Фонда Фундаментальных исследований (проект №11-08-00724).

* Крюков А.П., Пузина Ю.Ю. Определение толщины паровой пленки в задаче о пленочном кипении недогретой жидкости. // Труды Пятой Российской Национальной Конференции по Теплообмену. – М.: Издательский дом МЭИ, 2010. – Т. 4. – С. 100–103.

Следующая страница: Эволюция паровых образований на поверхности полусферического нагревателя