ібний перехід до плівкового кипіння. Зокрема, для води ці заходи дозволяють довести величину критичного теплового потоку до 500 Вт/см2.
Малюнок 1.5 - Виступи і вузькі канали на внутрішній поверхні труби в зоні нагріву, що дозволяють затримати момент переходу до плівкового кипіння
Слід зауважити, що величина контактного кута, вплив якого на характер кипіння розглядалося вище, дуже чутлива до стану поверхні. Поверхні, адсорбувати повітря, тобто насичені їм, відрізняються за своїми властивостями від поверхонь, що піддавалися деякий час вакуумної обробці (дегазації). На поверхнях, насичених повітрям, деякий час має місце бульбашкове кипіння, однак тільки до тих пір, поки з них не буде видалений адсорбований повітря, після чого при певних значеннях і неминуче настає плівкове кипіння.
Як показують експерименти, критичні значення різко зростають з підвищенням тиску. При подальшому підвищенні тиску досягає максимуму, а потім починається спад я при деякому критичному тиску ркр щільність теплового потоку стає рівною нулю.
Говорячи про тиск пара, розвивається в тепловій трубі при нагріванні і випаровуванні робочої рідини, не можна не враховувати механічної міцності корпусу всієї труби, особливо якщо така труба працює в області температур вище 1000-1500 ° С, де механічна міцність матеріалів починає знижуватися. Тому типовим робочим діапазоном тисків у теплових трубах з різним наповненням зазвичай вважається діапазон від 0,03 до 10 бар.
Деякі кількісні співвідношення, що описують Процес теплопередачі при кипінні, можуть бути отримані із застосуванням теорії подібності.
Припустимо, що в будь-якої наукової лабораторії вироблено ретельне дослідження теплопередачі в якомусь пристрої з тією чи іншою робочою рідиною. Отримана велика інформація про що відбуваються явищах. Встановлено, наприклад, межі переходу від одного режиму кипіння до іншого. Як, проте, скористатися цими цінними даними, якщо зустрічаються на практиці пристрої і заповняють їх рідини настільки різноманітні? Тут нам і знадобляться критерії подібності. Якщо ці критерії в різних пристроях збігаються, то і відповідні їм процеси будуть носити подібний характер.
Візьмемо, наприклад, явище відриву бульбашок при кипінні. Встановлено, що частота відриву бульбашок в різних випарних системах буде однакова, якщо виявляються рівними безрозмірні критерії, що визначаються співвідношенням
де - Критична температура рідини, - питома теплоємність, - поверхневий натяг, і - питома вага пари і рідини, - теплота пароутворення, - деякий характерний розмір, що визначає процес, в даному випадку і пропорційно величині діаметра бульбашки пари в момент відриву, А - деяка постійна.
Аналогічно число діючих центрів пароутворення при граничній теплової навантаженні в будь испарительной системі однозначно визначається критерієм подібності:
де - величина граничної теплового навантаження, - коефіцієнт теплопровідності рідини при температурі насичення.
Легко бачити, що якщо для будь-якого випарного пристрою з відомими властивостями заповнює його рідини визначити величину, то легко можна обчислити величину граничного теплового потоку, переданого цим пристроєм.
На основі численних експериментів встановлено наступне емпіричне співвідношення для:
де - безрозмірний критерій Прандтля.
Критерій Прандтля визначається повністю термодинамічним станом системи, тому що включає в себе тільки фізичні константи, що характеризують властивості рідини.
Як приклад можна відзначити, що для рідких металів критерій Прандтля, як правило, значно менше одиниці (для натрію і калію при температурі близько 700 ° С Pr=0,0038, для літію при тій же температурі Pr=0,027, для ртуті при 20 ° С Pr=0,044, в той же час для води при цій же температурі Pr=6,75 і для спирту 16,6).
Критерій подоби носить ім'я Архімеда:
Фізично ясно поява критерію подібності і залежно від його величини теплопередачі при кипінні. Бульбашки газу збільшуються при русі їх до поверхні під дією сили, що виштовхує відповідно до закону Архімеда. Ця сила залежить від різниці щільності рідини і пари, від величини бульбашки з газом і від величини прискорення сили тяжіння. Очевидно, на рух бульбашки в реальної рідини зробить вплив її в'язкість, яка характеризується коефіцієнтом кінематичної в'язкості. Можна, отже, стверджувати, що якщо в двох різних випарних системах з різними рідинами критерії Архімеда збігаються, то це означає, що характер руху бульбашок пари до поверхні також однаковий.
Можна, звичайно, відмовитися від запису параметрів, що визначають теплопередачу через критерії подібності, і висловити їх в явному вигляді. Однак цей запис буде більш громіздкою і менш зручною для порівняння систем між собою.
При обчисленні коефіцієнта тепловіддачі при кипінні зручно кори...
