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.
Fig. A.
Gränsskiktets utseen
de enligt
våg-bildningsteorin
värmeytan existerar ett gränsskikt, vars
tjocklek beror på värmeflödets storlek. I detta skikt
löper en vågrörelse, stabil närmast ytan och
instabil längre upp, fig. 4. Bukarna i de
instabila vågorna eller isotermerna alstrar
virvelrörelser vid icke kokning och fungerar som
bubbelalstringspunkter vid kokning. Sålunda
skulle enhetliga formler kunna gälla för all
slags värmeöverföring. Det annars teoretiskt
svåråtkomliga övergångskokningsområdet C—D
i fig. 1 kan med vågteorin förklaras som en
växling mellan instabil och stabil våglängd. I
punkt C har våglängden ett instabilt minimum,
vilket ger optimalt antal
bubbelalstringspunkter och i punkt D ett stabilt maximum.
Olika variablers inverkan
på ytkokningsförloppet
Ett kokningsförlopp behärskas av fler
variabler än som är vanligt vid värmeöverföring
utan kokning. Man bör speciellt lägga märke
till att det inte räcker med att betrakta enbart
fundamentala fysikaliska storheter.
Ytbeskaf-fenhet, åldrande m.m. är, om än något
odefinierade, mycket betydelsefulla orsaker till den
stora spridning i försöksvärdena, som finns
olika forskare emellan.
Temperaturdifferensens 6 betydelse har
tidigare behandlats, fig. 1 och 2. Kylmediets
egenskaper, såsom täthet, ytspänning,
ångbildningsvärme och Prandtls tal är av väsentlig
betydelse, och dessa faktorers inverkan framgår
bl.a. av följande formler.
Tryckets stora inverkan förbises ibland.
Genom att minska den enligt ekv. (2) vid
gränsskiktet nödvändiga tryckdifferensen verkar
tryckhöjning upp till ett visst värde p < Pi
sänkande på 0. Kurvorna i fig. 1 och 2 förflyttas
alltså för p < p1 mot P/A-axeln. Enligt ryska
undersökningar uppnås för vattens maximala
ytbelastning gränsvärdet px vid ca 80 bar, fig. 5.
Ytterligare verkningar av en tryckhöjning är,
att stabiliteten förbättras genom att de vid
atmosfärtryck iakttagna
temperaturfluktuationerna elimineras, och att ångblåsorna
förminskas, så att kokning vid mer än 25 à 30 bars
tryck iakttas som en uppstigande dimridå.
Värmeytans geometriska form och
strömningens hastighet tycks inte spela någon större roll
i fråga om hastigheten i varje fall vid relativt
höga ytbelastningar, fig. 6. Man skulle därvid
för ytkokning uppnå lika höga
värmeövergångstal vid fri strömning som vid påtvingad.
För tvångsströmning har Gambill och Greene3
visat, att en rotationskomponent i vätskeflödet
avsevärt förbättrar värmeövergången.
Effekten av ytspänningsförändringar kan
knappast förutsägas, eftersom dessa mycket lätt
förändras av små utförsmutsningar eller halter
av främmande ämnen. Det verkar i alla fall
som om ytspänningarna har större inverkan
vid en hög ytbelastning än vid en låg.
Om man uttrycker värmeflödet som
P/A = konst. • 6n (3)
kan exponenten n under vissa extrema
förhållanden förändras med nästan en tio-potens vid
variation av ytbeskaffenheten. Det står därmed
klart, att ingen noggrann bestämning av P/A är
möjlig utan kännedom om ytans struktur.
Man antar, att en ökning av ytojämnheten upp
till en viss gräns medför, att de nybildade
bubblorna blir större, vilket minskar den för
kokning erforderliga temperaturdifferensen S,
fig. 7. Den övre gränsen för ytojämnhetens
inverkan på 6 sätts av vätskans förmåga att
tränga ned i kaviteterna i stället för att
passera, vilket i sin tur sammanhänger med
viskositeten.
En annan av svårigheterna vid
experimentella försök är, att värmeövergångstalen a ej
är konstanta utan förändras med tiden, även
om inga synliga beläggningar finns. Detta
åldrande hos ytan måste förklaras så, att de för
bubbelbildning nödvändiga ojämnheterna på
ett eller annat sätt förändras, t.ex. genom
oxidation eller andra kemiska reaktioner. Man
skulle kunna betrakta allt ytåldrande som en
form av inkrustering.
Formler för beräkning
av ct-värdet vid ytkokning
Alla kokningsformler måste av tidigare angivna
skäl bli mycket stora. De här återgivna
sambanden visar mer storleksordningen än exakta
värden. Därtill bidrar även tvivelaktigheten i
en del experimentella metoders värde.
Rohsenow4 angav genom att utveckla ett
"bub-bel-Nusselt-tal" med "bubbel-Reynolds-tal"
följande formel
där nv är mättad vätskas dynamiska viskositet,
g tyngdkraftsaccelerationen, Npr Prandtls tal,
Fig. 5. Ytbelastning P/A, värmeövergångstal ol och temperaturdifferens
@c som funktion av trycket för vatten vid maximal ytbelastning.
TEKNISK TIDSKRIFT 1959 287
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
