Стр. 57 - Теплогидродинамические процессы генерации пара в ЯЭУ

ТЕПЛОГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ГЕНЕРАЦИИ ПАРА В ЯЭУ
57
3. Подстановка (16.5) в (16.3) дает величину поправки Томпсона:
∆рт = рпл - р"
вог = 2σρ"/R(ρ' -ρ"). (16.6)
4. Суммарный перепад давления между средой внутри зародыша и
давлением насыщения рS:
∆рлт =∆рл +∆рт= 2σρ'/R(ρ'-ρ"). (16.7)
На линии насыщения существует дифференциальная зависимость между
давлением и температурой насыщения (формула Клапейрона-Клазиуса):
dpS /dTS ≈ ∆р/∆T=rρ'ρ"/T(ρ'-ρ"). (16.8)
Приравнивая (16.7) и ∆ р из (16.8) имеем величину необходимого
перегрева жидкости относительно температуры насыщения для существования
и развития зародыша минимального радиуса R кр:
∆Tmin=2σT/ r ρ' R кр,
или:
R кр = 2σT/∆Tmin r ρ' . (16.9)
Из (16.9) следует, что парогазовые зародыши, радиус которых меньше,
чем R кр., при минимальном перегреве ∆ Tmin должны исчезнуть. В противном
случае, т.е. при Tст-TS >∆Tmin они будут расти. В то же время величина R кр
определяется размерами микронеровностей теплоотдающей поверхности,
поэтому с ростом ∆T=Tст-TS растет количество центров парообразования. Это
усиливает микроконвекцию кипящей жидкости, т.е. интенсифицирует
теплоотдачу. Эксперименты и расчет по (16.9) показывают очень малую
величину ∆Tmin. В реальных условиях металлических поверхностей начало
процесса кипения требует перегрева воды в несколько градусов. Если в
качестве поверхности нагрева использовать чистое стекло, то процесс кипения
при атмосферном давлении начинается при перегреве в несколько десятков
градусов. Таким образом, анализ стадии зарождения паровых пузырей
приводит к выводу, что величина коэффициента теплоотдачи при кипении:
α = qS/∆ T (16.10)
определяется плотностью теплового потока qS и давлением насыщения рS.
Рассмотрение процесса роста пузырей (вторая стадия на рис.16.1)
упрощенно можно представить как испарение жидкой подложки с растущей во
времени средней толщиной δ(τ) в полусферический пузырь с увеличивающимся
радиусом R (τ). Увеличение δ(τ) связано с принятой конфигурацией подложки,
толщина которой увеличивается к периферии, которая раздвигается во ремени.
1. Полагая, что тепловой поток через жидкую подложку обеспечивает
рост массы пара в растущем пузыре, уравнение сохранения энергии запишется
в виде