Стр. 83 - КРАТКИЙ КУРС ТЕПЛОМАССООБМЕНА

КРАТКИЙ КУРС ТЕПЛОМАССООБМЕНА

83

ГЛАВА 11.

ТЕПЛООТДАЧА В ЖИДКИХ МЕТАЛЛАХ

Наряду с капельными жидкостями и газами в качестве теплоносителей

применяются жидкие (расплавленные) металлы, такие как натрий, калий, сви-

нец и другие, а также их эвтектические сплавы. Жидкие металлы применяют в

тех случаях, когда необходимо обеспечить интенсивный отвод теплоты или ко-

гда при невысоком давлении требуется иметь высокую температуру жидкости.

Достоинством этих теплоносителей является то, что они имеют высокую

теплопроводность, малую вязкость и высокую температуру кипения. Благодаря

высокой теплопроводности жидкие металлы могут очень интенсивно отводить

теплоту от поверхности нагрева. Их можно использовать при высоких темпера-

турах и в тоже время при низких давлениях. Многие из жидких металлов (ще-

лочные) имеют невысокую температуру плавления и могут без особых трудно-

стей переводиться в жидкое состояние. Все эти качества делают их весьма пер-

спективными теплоносителями.

Однако помимо важных преимуществ у данных жидкостей существуют и

недостатки. Например, натрий при взаимодействии с кислородом воспламеня-

ется и поэтому для его применения необходимы системы, препятствующие

данному контакту. Также неизбежно коррозионное воздействие жидкого ме-

талла на материал стенок, по которым он перемещается.

На границе «жидкий металл – стенка» возникает дополнительное сопро-

тивление теплоотдаче, которое принято называть контактным термическим со-

противлением.

Наличие контактного сопротивления внешне проявляется в снижении ко-

эффициента теплоотдачи по сравнению с теоретическим значением, а также в

нестабильности теплообмена во времени. Исследования, проведенные с раз-

личными жидкими металлами, показывают, что термическое контактное сопро-

тивление

−

результат сложного процесса, обусловленного совокупностью фи-

зико-химических, гидродинамических и тепловых явлений у поверхности теп-

лообмена. Наиболее вероятной причиной ухудшения теплоотдачи является об-

разование прослойки дополнительной фазы (примеси, окислы) на границе раз-

дела «жидкий металл

−

стенка».

Расчетные формулы (представленные в данном пособии) применимы для

сравнительно чистых веществ, содержание примесей (в том числе и кислорода)