Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1959, H. 12 - Värmeöverföring vid kokning, av Ulf Rengholt
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
oberoende av 6. Utbränningsytbelastningen
(P/A)Ub blir lika stor som (P/A)max, men
(P/A)ub uppträder oftast vid en högre
temperaturdifferens. I de fall, då återgång från
mycket höga temperaturdifferenser kan tänkas,
uppträder hysteresiseffekter, och (P/A)max
ställer in sig på ett lägre värde.
Gränsskiktfenomen och blåsbildning
vid punktkokning
Hemligheten till kokningens effektivitet ligger
i ångblåsornas uppträdande och bildningssätt.
Rörande detta har många hypoteser framlagts.
Bubbelinducerad mikrokonvektion och
mikroturbulens i gränsskiktet är den för närvarande
allmänt accepterade teorin. Det råder inget
tvivel om att sådana mikrokonvektionsrörelser
både vinkelrätt mot och parallellt med ytan
existerar, men om denna mekanism vore i
huvudsak bestämmande, borde vätskans
underkylning relativt kokpunkten inverka på
kok-värmeflödet. Eftersom det konstaterats, att det
är differensen mellan värmeytans temperatur
och vätskans mättningstemperatur, som
bestämmer ytbelastningen, blir underkylningen
utan egentlig betydelse. Hypotesen kan därför
inte vara helt riktig.
Värmetransport genom bubbelkondensation
kan icke svara för mer än några få procent av
totala värmeflödet. Man kan visserligen tänka
sig ett ytterligare värmeflöde genom
masstransport inom de bubblor, som hänger vid
värmeytan, men det räcker ändå inte utan att
teorin måste förkastas.
Att ångbubblorna tjänar som en slags ytråhet
och därmed påverkar både tryckfall och
värmeöverföring, på samma sätt som ytojämnheten
påverkar vanlig enfasströmning, förfäktas på
grundval av egna experiment av bl.a. Sabersky
och Mulligan1. Enligt den teorin borde både
underkylning och t.ex. rördiameter
(förhållandet mellan ytojämnheternas storlek och
rördiametern) inverka kraftigt. Enligt större delen
av tillgängligt försöksmaterial kan dock ingen
av nämnda faktorer tillmätas betydelse och
teorin kan därför inte hållas för trolig.
Utbyte mellan ånga och vätska synes vara
det, som bäst kan förklara experimentellt
erhållna fakta. Varje bildad ångblåsa kan tänkas
ha skjutit eller pumpat upp motsvarande vo-
Fig. 2.
Temperaturdifferens O som
funktion av
yt-belastning Pl A vid
konstanta
ytbelast-ningar.
lym het vätska i huvudströmmen, varvid
givetvis konvektiva vätskeströmmar också
uppkommer. Överslagsräkningar på experimentella
data visar, att denna enkla "pumpverkan" kan
ensam svara för en mycket stor del av den
totala värmetransporten. Man kan uttrycka
storleksordningen av den per tidsenhet
överförda värmemängden som
P æ konst • Cp ■ Qe- R3max(ßs — ^r)’ (0
där cp är specifikt värme, qv vätskans täthet,
Umax maximal bubbelradie före kollaps,
värmeytans temperatur, &v vätskans
medeltemperatur och r perioden för cykeln
bubbelbildning—kollaps. Den annars så svårförklarliga
okänsligheten för underkylning kan då tydas
som resultatet av två motverkande faktorer.
När ökar, ökas Rmax så mycket, att
minskningen i — &v) kompenseras och vice versa.
Detta har också verifierats av experiment.
De berörda hypoteserna har mer sysslat med
blåsornas uppträdande och när de bildats än
sättet på vilket de bildas, vilket också är
väsentligt. Med kända fysikaliska lagar får man
Pr = Pr
2 O ra Qd
R(Qc— Qd)
(2)
där pR är ångtrycket över en konkav
vätskeyta med krökningsradien R, pæ ångtrycket
över en plan yta, avå ytspänningen hos vätska
mot ånga av samma vätska, qv vätskans och
Qå ångans täthet.
Om kokning skall kunna ske, måste vätskan
lokalt överhettas, så att man får
mättningstem-peraturen æ > eftersom man måste ha
Poo>Pr för att en blåsa överhuvudtaget skall
bildas. Om f?—> 0, antar — mycket stora
värden. Erfarenheten visar också, att rent
vatten fordrar stor överhettning för att koka på
plana ytor (stötkokning). Det finns emellertid
på alla ytor s.k. aktiva centra,
groddbildnings-punkter, som kan bestå av oregelbundenheter,
gitterdeformationer m.m. Ovanför dem kan det
bildas blåsor med ändlig radie, vartill inte
bebehövs så stor överhettning. Beroende på
förhållandet mellan ytspänningarna aS(j (yta—
ånga), osv (yta—vätska) och oV(j (vätska—
ånga) uppträder olika blåstyper, fig. 3.
Randvinkeln ß kan erhållas ur
eos ß = (Osa — Osr): °td.
En annan modell för själva
blåsbildnings-mekanismen ger den nyligen framlagda
vågteorin2. Enligt denna antar man, att det ovanför
Fig. 3.
Karakteristiska typer
av ångblåsor.
TEKNISK TIDSKRIFT 1959 286
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
