Стр. 55 - Теплогидродинамические процессы генерации пара в ЯЭУ

ТЕПЛОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ГЕНЕРАЦИИ ПАРА В ЯЭУ
55
16. ТЕПЛООТДАЧА ПРИ КИПЕНИИ.
ЗАРОЖДЕНИЕ И РОСТ ПАРОВЫХ ПУЗЫРЕЙ
В энергетике процессы генерации пара осуществляются при кипении
воды на обогреваемых металлических технически чистых поверхностях.
Механизм отвода тепла от поверхности обусловлен конвекцией воды и
движением пара в процессе зарождения, роста, отрыва и свободного движения
паровых пузырей. Последовательность стадий явления схематично показана на
рис. 16.1. В отличие от образования паровой фазы непосредственно в объеме
чистой перегретой жидкости, когда центры парообразования образуются в
результате тепловых флуктуаций плотности, кипение на поверхности
происходит в углублениях, служащих центрами формирования зародышей для
будущих паровых пузырей.
Рис. 16.1
При хорошей смачиваемости поверхности (сталь - жидкие металлы)
жидкость заполняет все углубления. Для воды на окисленной поверхности
металла величина краевого угла θ ≈ 500 , что создает условия существования
микроскопических парогазовых зародышей условного радиуса Rкр, как это
изображено на рис. 16.1.
Тепловой поток от поверхности к жидкости формирует определенную
разность температур между температурой поверхности стенки Tст и
температурой насыщения TS. Для существования и роста зародышей их размер
должен превышать некоторую величину R кр. Это возможно, если перегрев
жидкости и стенки в окрестности зародыша ∆T=Tст-TS создаст величину
избыточного давления ∆р большую, чем лапласово давление ∆рл ,
обусловленное поверхностным натяжением: