Tipurile de fierbere se fierb la un volum mare
Procesele de fierbere continuă conform acestui tip, dacă suprafața de transfer de căldură este imersată într-un volum relativ mare de lichid fix. Amestecarea lichidului apare numai datorită convecției naturale și a mișcării bulelor. Un exemplu este fierberea apei într-o tigaie normală sau fierberea pe suprafața unui fir fierbinte scufundat într-un lichid, un astfel de dispozitiv este adesea folosit pentru a studia procesul de fierbere într-un volum mare.
În Fig. 1A prezintă variația fluxului de căldură din firul fierbinte, deoarece diferența de temperatură dintre sârmă și lichid crește. Din acest grafic rezultă că schimbătorul de căldură trebuie să fie proiectate astfel încât temperatura de fierbere a fost aproape de punctul 4, v. E. La un punct de flux termic maxim. Acest punct este, de obicei, numit criza de fierbere. Principalul mecanism al transferului de căldură în această zonă este fierberea cu bule.
Formarea bulelor începe nu în lichid, ci în centrele active de vaporizare pe suprafața transferului de căldură. Acest lucru se datorează faptului că pentru a menține bulele împotriva acțiunii forțelor de tensionare de suprafață care încearcă să o distrugă este necesară o supraîncălzire mult mai mare în cazul unui bule liber decât în cazul unui bule atașat centrului de vaporizare. Tensiunea de suprafață mărește presiunea în bulele libere, ca urmare a condensului de vapori și a bubble-ului.
Centrele de vaporizare pot fi grupuri de molecule de mare putere, cavități formate din impurități străine, poluare, deformări și stresuri locale etc. Probabil cel mai bun centru de vaporizare poate fi o depresiune conică la suprafață.
Cantitatea de centre de vaporizare precum și viteza de formare de bule pe ele este o funcție de proprietățile de suprafață, fluxul de căldură, presiune și proprietățile fizice ale fluidului. In general vorbind, suprafață aspră, cum ar fi oțelul corodat, asigură un coeficient de transfer termic mai mare decât o suprafață netedă, cum ar fi sticla sau, in special din teflon. Am studiat diverse metode de tratament de suprafață pentru a crește cantitatea de centre de vaporizare și, în consecință, coeficientul de transfer termic. Acest lucru poate fi sablate plăci din oțel inoxidabil sau pulverizare de cupru topit sau alte metale pe suprafața oțelului inoxidabil.
La început, efectul este semnificativ, dar în timp, de regulă, redusă de performanță, probabil, din cauza poluării, care dezactiveaza centrele de vaporizare. Schimbările în cursul caracteristicilor evaporatoarelor în unele cazuri se datorează schimbărilor în calitatea suprafeței. Un strat subțire de ulei poate face suprafața netedă și astfel poate reduce coeficientul de transfer de căldură (simultan creșterea poluării). Depunerea particulelor formate prin uzură mecanică a sistemului poate crește cantitatea centrelor și a îmbunătăți vaporizare coeficientul de transfer termic, astfel.
Uleiul dizolvat în agentul frigorific poate crește coeficientul de transfer termic. Odată cu creșterea concentrației de ulei în lichidul de răcire, coeficientul de transfer de căldură crește mai întâi (la o concentrație de ulei de 3-5%), apoi începe să scadă. Îmbunătățirea transferului de căldură poate fi explicată prin scăderea tensiunii superficiale a soluției, ceea ce contribuie la activarea mai multor centre de vaporizare. La concentrații mai mari de ulei, un efect diferit predomină: o scădere a coeficientului de transfer termic datorită creșterii vâscozității.
Din păcate, este foarte dificil să se prevadă schimbarea coeficientului de transfer de căldură de la schimbarea condițiilor de fierbere. Chiar și pentru cele mai bune corelații, erorile pot ajunge la mai multe sute de procente. Mai mult decât atât, este foarte dificil să se determine cu exactitate starea suprafeței. Abaterile mici în prelucrarea materialelor din care sunt realizate suprafețele de încălzire pot modifica puțin structura suprafeței, provocând un alt grad de oxidare; depozitarea în condiții diferite poate afecta gradul de coroziune etc. Din fericire - din punct de vedere al designerului - acest mecanism de fierbere este de obicei utilizat rar în industrie, în special în vaporizatoarele instalațiilor de refrigerare.
