Truyền nhiệt khi sôi 1

TRUYỀN NHIỆT KHI SÔI
Nhóm 2
1. Nguyễn Chí Công 20124159
2. Nguyễn Văn Đức 20131045
3. Cao Văn Hiệp 20131468
4. Cao Đình Hùng 20131846
5. Phạm Thị Nhung 20132885
6. Vũ Mạnh Toàn 20124285
7. Vũ Ngọc Vinh 20134631


DÒNG CHẢY NHIỀU PHA

•  Xét dòng chảy 2 pha, dòng nước- hơi trong ống
ngang:
Tổng lưu lượng dòng chảy :
Lưu lượng khối :
Tỉ lệ thể tích : 0 < I <1; ;
Tỉ lệ khối lượng :


DÒNG CHẢY NHIỀU PHA
– Hệ thống dòng chảy gồm dòng chảy tầng và chảy
rối:
Dòng chảy tầng
Dòng chảy rối


DÒNG CHẢY NHIỀU PHA
- Hầu hết các hệ thống
dòng chảy đều có sự

chuyển đổi giữa chảy tầng
và chảy rối.
- Chúng có thể được xác
định dựa theo hình dạng
đặc trưng của dòng chảy:
dòng chảy hình khuyên ,
dòng bọt , chảy giọt ,
màng sôi…


DÒNG CHẢY NHIỀU PHA
• Sự sôi ( tạo bọt): đồng nhất hoặc không đồng nhất
- Tạo bọt đồng nhất : Các bọt sinh ra trong nước bão
hòa (không thể tồn tại vì nước có thể sôi ở 2200C tại áp
suất 1 bar ).
- Tạo bọt không đồng nhất : (Hạ nhiệt đun sôi) Các bọt
hơi tạo ra ở các phần không đều của bề mặt nóng (các
điểm tạo ra bọt)
• Sự ngưng tụ: cũng tương tự như trên


DÒNG CHẢY NHIỀU PHA

•   Sự tạo bọt:
- Lớp bọt đạt được ở nhiệt độ bão hòa đầu tiên là ở đáy lò khi bị đun
nóng.

- Các bọt nổi lên và phá vỡ:

=>

- Lượng áp lực này là cần thiết giữa bọt bóng và nước cho sự tồn
tại của bọt bóng


DÒNG CHẢY NHIỀU PHA

• Sự
  hình thành bọt: R  0 : ∆p
Trên bề mặt phẳng áp suất lớn là cần thiết để tạo thành
bọt.

 Một vài bọt bắt đầu xuất hiện.
 Tăng nguồn nhiệt  hệ số TĐN tăng
 Nếu áp suất cao thì đường kính bọt giảm, số bọt khí
bắt đầu giảm.


TRAO ĐỔI NHIỆT KHI SÔI

•  Nhiệt trao đổi từ bề mặt đến chất lỏng:
=
• Hệ số trao đổi nhiệt  gồm 2 phần:
sôi + đối lưu tự nhiên


TRAO ĐỔI NHIỆT KHI SÔI

• Truyền nhiệt khi đang sôi phụ thuộc:
- Nhiệt độ dưới bão hòa và nhiệt độ bề mặt: hơi
quá nhiệt ở bề mặt cao hơn và nhiệt quá lạnh

thấp hơn  
- Bề mặt gồ ghề: Số bọt tạo ra lớn hơn  


SÔI TRONG THÙNG LÒ

• Chất lỏng trong thùng
lò , đối lưu tự nhiên là
quá trình chính để gây
sự chuyển động chất
lỏng.
• Nếu nhiệt độ chất lỏng
cao hơn nhiệt độ bão
hòa thì bắt đầu sôi
hình thành bọt khí.


SÔI TRONG THÙNG LÒ
• Thực tế nếu nhiệt độ
quá Tsat thì quá trình sôi
bắt đầu.
• Bắt đầu tại trung tâm
của bình sinh hơi.


ĐƯỜNG CONG KHI SÔI
1. Dòng 1 pha,
quá trình trao
đổi nhiệt chỉ là
đối lưu.

ĐƯỜNG CONG KHI SÔI
2. Sôi bề mặt
(bọt khí)
- Sinh ra bóng
hơi hỗn loạn
trên bề mặt
- Hiệu suất
truyền nhiệt
tăng nhanh.


ĐƯỜNG CONG KHI SÔI
3. Sôi bề mặt
(cột bọt khí)
- Các bọt khí kết
hợp với các
bọt khí khác
và hình thành
cột bột khí lớn.
- Hiệu suất truyền
nhiệt tăng nhanh.


ĐƯỜNG CONG KHI SÔI
4. Chuyể
- Tăng Tw hơi
sinh ra tăng
và xuất hiện

màng hơi
trên bề mặt
trao đổi nhiệt.
- q’’max đạt
cực đại, sau đó
giảm đột ngột.


ĐƯỜNG CONG KHI SÔI
5. Màng sôi
- Màng hơi
bao phủ bề mặt
trao đổi nhiệt.
- Tw tăng và bức
xạ nhiệt hình
thành.


ĐƯỜNG CONG KHI SÔI
Thí nghiệm
Nukiyama:


Sôi với dòng chảy cưỡng bức
• Khảo sát chế độ sôi của dòng chảy cưỡng bức
-Chất lỏng không ở trạng thái tĩnh (Steady state)
-Trao đổi nhiệt sẽ tính đến ảnh hưởng của thành
phần đối lưu cưỡng bức (forced convective part)
*Xét ví dụ nước chảy trong ống từ dưới lên trên
(ống đặt thẳng đứng) với thông lượng nhiệt

không đổi (constant heat flux)


• Khảo sát sự sôi, chuyển
pha và chế độ chảy
trong ống thông qua các
giai đoạn từ A-> H


DÒNG CHẢY NHIỀU HAI PHA TRONG ỐNG
• GĐ-A:
• Chất lỏng đi vào trong
ống với nhiệt độ < nhiệt
độ bão hòa Tsat.
• GĐ-B: nhiệt độ chất
lỏng < Tsat, xuất hiện bọt
khí – sôi bề mặt
(subcooled boiling)


DÒNG CHẢY NHIỀU HAI PHA TRONG ỐNG
• GĐ-C: nhiệt độ chất
lỏng đạt đến Tsat, sôi
trong toàn bộ chất lỏng
• GĐ-D: các bọt khí tập
hợp lại thành các bọt
khí lớn hơn

*Nhiệt độ thành ống gần như không tăng cho
sự chuyển pha, hoặc có thể giảm đi do hình

thành các dòng chảy rối cục bộ do sinh bọt khi


DÒNG CHẢY NHIỀU HAI PHA TRONG ỐNG
• GĐ-E: các bóng khí lớn
di chuyển dần về phía
trục của ống => tạo
thành lớp nước mỏng
tại thành ống (chảy hình
xuyến – annular flow)
• GĐ-F: Các hạt nước nhỏ
li ti xuất hiện ở trục của
ống.


DÒNG CHẢY NHIỀU HAI PHA TRONG ỐNG
• GĐ-G: “làm khô”
• Dryout, lớp nước mỏng
ở thành ống biến mất,
không còn truyền nhiệt
đối lưu, nhiệt độ thành
ống tăng đột ngột
truyền nhiệt bức xạ
đóng 1 vai trò quan
trọng.


DÒNG CHẢY NHIỀU HAI PHA TRONG ỐNG
• GĐ H: Các giọt nước li ti
trong ống đc hóa hơi

hoàn toàn, trong ống
chỉ còn 1 pha hơi duy
nhất (hơi bão hòa)


DÒNG CHẢY NHIỀU HAI PHA TRONG ỐNG
Xét giai đoạn C:
Nếu thông lượng
nhiệt đủ lớn – 1 lớp
màng hơi mỏng
(steam firm) hình
thành trong bề mặt
ống
Hiện tượng “BOILING
CRIES” xuất hiện.
1 hiện tượng cực kỳ
quan trọng