Труды 4-й РНКТ (2006). Том 4. Кипение, кризисы кипения, закризисный теплообмен

Жуков С.А., Рафеев В.А., Ечмаев С.Б.
Физико-химичесие эффекты при сверхинтенсивном пузырьковом кипении (СПК)

Институт проблем химической физики РАН, Черноголовка, Россия

Аннотация

Проблема интенсификации теплоотдачи при кипении жидкостей является одной из актуальнейших задач теп- лофизики. Как правило, интенсификация достигается за счет увеличения скорости потока жидкости, например, путем применения различных методов закрутки потока. Таким образом удается увеличить интенсивность теплообмена примерно на 30–50%.
Нами разработан принципиально иной метод интенсификации теплообмена при кипении жидкостей, недогретых до температуры насыщения, основанный на изменении устойчивости системы «нагреватель-жидкость» в зависимости от способов управления подачей тепловой нагрузки. Наиболее просто этот метод реализуется для случая, когда кипение происходит на проволочных элементах, нагреваемых электрическим током. Максимальный эффект повышения устойчивости пузырькового режима кипения достигается при использовании в качестве источника электрической мощности стабилизатора среднеинтегрального сопротивления датчика-нагревателя.
Экспериментально обнаружено, что огромные тепловые нагрузки (до 5000 Вт/см2) активируют жидкость, приводя к протеканию большого ряда химических реакций.

Заключение

Были получены количественные данные о скорости растворения меди в зависимости от величины тепловой нагрузки. Для этой цели были разработаны приемы аналитической химии, позволявшие выделять малые количества меди (примерно 1 атом на миллион атомов раствора).
Таким образом, доказано, что процесс разрушения метастабильности в режиме сверхинтенсивного пузырькового кипения сопровождается химическими реакциями.
В заключение отметим, что изучение механизмов разрушения металлов в сравнительно простых условиях может использоваться в качестве быстрых тестов пригодности материалов для использования в теплообменниках в энергонапряженных системах, например оболочек, каналов и ТВЭЛов в атомных реакторах.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты 04-02-16780, 04-03-32875).

Скачать/просмотреть текст доклада (в формате pdf)

Следующая страница: Захаров С.В., Носов А.М., Павлов Ю.М. Кризис теплоотдачи в дисперсно-кольцевом режиме течения при высоких массовых паросодержаниях и скоростях потока