Сопоставление процессов тепломассопереноса при пленочном кипении различных жидкостей *

Пузина Ю.Ю.

Московский энергетический институт

Работа посвящена анализу процессов тепломассопереноса в существенно неравновесной системе нагреватель – паровая пленка – недогретая жидкость. Особенностью математической модели является применение методов молекулярно-кинетической теории для расчета процессов в паре вблизи межфазной поверхности. Ставится задача расчетно-аналитического сопоставления эффективности процессов при пленочном кипении недогретой воды и сверхтекучего гелия в условиях значительного перегрева рабочей поверхности.

Постановка задачи и математическая модель

Рис. 1. Физическая модель.

Начальные условия:

Начальное условие:

Граничные условия на этапе прогрева жидкости:

Граничные условия при наличии паровой пленки:

Начальное условие:

Граничные условия:

Для He-II с условием идеального теплопереноса:

Анализ результатов расчетов

Рис. 2. Зависимость толщины стационарной паровой пленки
от температуры нагревателя при различных глубинах погружения
(He-II: Tb=2 K, Rw=1 мм).

Рис. 3. Зависимость толщины паровой пленки от времени
при пленочном кипении воды (граничные условия II рода).

Рис. 4. Зависимость толщины паровой пленки от времени
при пленочном кипении воды (граничные условия I рода).

Заключение

Проведены расчеты некоторых режимов пленочного кипения сверхтекучего гелия и воды на поверхности шара. Полученная зависимость стационарного радиуса паровой пленки для He-II от режимных параметров процесса показывает возрастание размера с увеличением температуры нагревателя и глубины погружения. Зависимость радиуса паровой пленки от времени при различных значениях тепловой нагрузки, глубины погружения и температуры ванны обнаруживает тенденцию к схлопыванию паровой пленки. При этом амплитуда колебаний возрастает с увеличением теплового потока на межфазной поверхности и глубины погружения для граничных условий II рода. Для граничных условий I рода увеличение температуры приводит к меньшему увеличению паровой пленки, вследствие более глубокого прогрева жидкости.

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

* Пузина Ю.Ю. Сопоставление эффективности тепломассопереноса при пленочном кипении различных жидкостей. // Тепловые процессы в технике. Т.4 (2012), №4. С. 172-176.

Следующая страница: Влияние процессов тепломассопереноса на толщину паровой пленки при пленочном кипении недогретой воды