Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жылу ағыны, қайнату жылу берудің тиімді тәсілі болмайтын деңгей. Жылу беруді зерттеуде, сыни жылу ағыны (CHF) – қатты беттен сұйыққа жылу беру үшін қайнатудың тиімді формасы тоқтатылатын жылу ағыны.
Heat flux at which boiling is no longer an effective method of heat transfer
In the study of heat transfer, critical heat flux (CHF) is the heat flux at which boiling ceases to be an effective form of transferring heat from a solid surface to a liquid.
Сипаттама
Қайнау жүйелері – сұйық салқындатқыш қыздырылған қатты беттен энергияны сіңіріп, фазалық өзгеріске ұшырайтын жүйелер. Ағынды қайнау жүйелерінде будың мөлшері арта келе, қаныққан сұйықтық ағыс режимдерінің тізбегінен өтеді. Қайнауды пайдаланатын жүйелерде жылу беру жылдамдығы, сұйықтық бір фазалы (яғни, толығымен сұйық немесе толығымен бу) болған жағдайдағыдан әлдеқайда жоғары болады. Жылытылған беттен жылуды тиімді беруге булану және сезімтал жылу себеп болады. Сондықтан, қайнау жылу беруі ядролық және қазылған отынмен жұмыс істейтін электр станцияларындағы макроскопиялық жылу алмастырғыштарда, сондай-ақ электрондық чиптерді салқындатуға арналған жылу құбырлары және микроканалдар сияқты микроскопиялық жылу беру құрылғыларында маңызды рөл атқарады. Жылуды кетіру құралы ретінде қайнаудың қолданылуы сындық жылу ағыны (CHF) деп аталатын жағдаймен шектеледі. CHF маңында туындауы мүмкін ең қауіпті мәселе – жылу берудің күрт төмендеуі салдарынан қыздырылған беттің температурасының күрт өсуі. Электрониканы салқындату сияқты өнеркәсіптік қолданыстарда немесе ғарышқа арналған құралдарда температураның кенеттен өсуі құрылғының қауіпсіздігіне нұқсан келтіруі мүмкін.
Boiling systems are those in which liquid coolant absorbs energy from a heated solid surface and undergoes a change in phase. In flow boiling systems, the saturated fluid progresses through a series of flow regimes as vapor quality is increased. In systems that utilize boiling, the heat transfer rate is significantly higher than if the fluid were a single phase (i. e. all liquid or all vapor). The more efficient heat transfer from the heated surface is due to heat of vaporization and sensible heat. Therefore, boiling heat transfer has played an important role in industrial heat transfer processes such as macroscopic heat transfer exchangers in nuclear and fossil power plants, and in microscopic heat transfer devices such as heat pipes and microchannels for cooling electronic chips. The use of boiling as a means of heat removal is limited by a condition called critical heat flux (CHF). The most serious problem that can occur around CHF is that the temperature of the heated surface may increase dramatically due to significant reduction in heat transfer. In industrial applications such as electronics cooling or instrumentation in space, the sudden increase in temperature may possibly compromise the integrity of the device.
Қатынастар
Қысқаша жылу ағыны қайнау қисығының маңызды нүктесі болып табылады және қайнау процесін осы нүктеге жақын жүргізу ыңғайлы болуы мүмкін. Дегенмен, осы мөлшерден артық жылуды таратуға қатысты сақ болу керек. Зубер, мәселенің гидродинамикалық тұрақтылығын талдау арқылы осы нүктеге жуықтайтын формула ұсынды. Өлшем бірліктері: критикалық ағын: кВт/м²; h: кДж/кг; σ: Н/м; ρ: кг/м³; g: м/с². Ол беткей материалға тәуелсіз және тұрақты C арқылы сипатталатын қыздырылған беткейдің геометриясына нашар тәуелді. Үлкен көлденең цилиндрлер, шарлар және үлкен шекті қыздырылған беткейлер үшін Зубер тұрақтысының мәні қолданылады. Үлкен көлденең пластиналар үшін, басқа мән тиімдірек. Қысқаша жылу ағыны қысымға күшті тәуелді. Төмен қысымда (атмосфералық қысымды қоса алғанда), қысымға тәуелділік негізінен бу тығыздығының өзгеруі арқылы қысыммен бірге критикалық жылу ағынының артуына әкеледі. Алайда, қысымдар сындық қысымға жақындағанда, беттік кернеу және буланудың жолтылығы нөлге жақындап, оларды қысымға тәуелділіктің басты себептеріне айналдырады. 1 атм қысымдағы су үшін жоғарыдағы теңдеу шамамен 1000 кВт/м² критикалық жылу ағынын есептейді.
The critical heat flux is an important point on the boiling curve and it may be desirable to operate a boiling process near this point. However, one could become cautious of dissipating heat in excess of this amount. Zuber, through a hydrodynamic stability analysis of the problem has developed an expression to approximate this point. Units: critical flux: kW/m; h: kJ/kg; σ: N/m; ρ: kg/m; g: m/s. It is independent of the surface material and is weakly dependent upon the heated surface geometry described by the constant C. For large horizontal cylinders, spheres and large finite heated surfaces, the value of the Zuber constant For large horizontal plates, a value of is more suitable. The critical heat flux depends strongly on pressure. At low pressures (including atmospheric pressure), the pressure dependence is mainly through the change in vapor density leading to an increase in the critical heat flux with pressure. However, as pressures approach the critical pressure, both the surface tension and the heat of vaporization converge to zero, making them the dominant sources of pressure dependency. For water at 1atm, the above equation calculates a critical heat flux of approximately 1000 kW/m.