Dynamika pęcherzyków parowych podczas wrzenia proekologicznych czynników chłodniczych

• Autorzy: Baran M. , Bohdal T.

Warianty tytułu

EN

Dynamics of vapour bubbles while the environmentally friendly refrigerating medium boiling

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Na podstawie analizy źródeł literaturowych oraz badań własnych stwierdzono, że: 1. Pęcherzyki pary tworzą się na powierzchni grzejnej tylko w pewnych jej miejscach, przy czym liczebność tych miejsc wzrasta ze wzrostem gęstości strumienia ciepła - q. 2. Powstające na powierzchni grzejnej pęcherzyki pary odrywają się ze zmienną częstotliwością. Występowanie tego zjawiska zależy od parametrów procesu wrzenia. 3. Periodyczne zjawisko generacji pęcherzy pary może doprowadzić do cyrkulacji cieczy w pobliżu powstającego pęcherza pary. 4. Podczas wzrostu pęcherza pary następują fluktuacje temperatury w powierzchni grzejnej pod miejscem generowania pęcherzyka. 5. Powstawanie pęcherzyka pary w czasie chwilowego kontaktu cieczy z powierzchnią grzejną powoduje wypychanie cieczy z obszaru przylegającego do rozrastającego się zarodka pęcherzyka. 6. Ze wzrostem rozmiarów pęcherzyka maleje szybkość ruchu jego ścianki aż do momentu, w którym rozpoczyna się proces odrywania się pęcherzyka do filmu parowego. 7. W miarę wzrostu populacji zarodków rośnie prawdopodobieństwo łączenia się, czyli koalescencji pęcherzyków jeszcze przed oderwaniem. 8. W zjawisku koalescencji dwóch pęcherzyków otoczonych cieczą wyróżnić można cztery etapy: " ruch zbliżania, wskutek różnic prędkości obu pęcherzyków, " kontakt, charakteryzujący się odkształceniem pęcherzyków i stopniowym spłaszczeniem filmu parowego, " pęknięcie filmu parowego, " oscylacje pęcherzyka na skutek działania sił powierzchniowych dążących do zmiany jego kształtu. 9. Średnice pęcherzyków pary w chwili oderwania od ścianki jak i częstotliwość ich produkcji są zmiennymi losowymi. Uzyskane wyniki analizy teoretycznej i badań eksperymentalnych będą wykorzystane przez autorów w procesie modelowania matematycznego wrzenia pęcherzykowego w przepływie nowych proekologicznych czynników chłodniczych. Planuje się opracowanie modelu opisującego proces wymiany ciepła i pędu uwzględniający wewnętrzne oddziaływanie pęcherzyków parowych względem siebie i na otaczającą ciecz. Wyniki modelowania zostaną przedstawione w postaci charakterystyk wewnętrznych ujmujących dynamiczne oddziaływanie pęcherzyków i jego wpływ na intensyfikację zachodzącego procesu

EN

The work presents analyses of bubble-formation conditions while bubble boiling. The role and significance of vapour nuclei, the dynamics of bubble growth, the fluid circulation around bubbles, the coalescence and frequency of bubble breaking off the heated surface were taken into consideration. The own results of observation and experimental investigations on the formation and development of vapour bubbles while boiling the environmentally friendly refrigerating media are presented. On the basis of the analysis the conclusions and recommendations were put forward: 1.The vapour bubbles are formed on the heating surface only in certain places, at the same time the number of these places increases with heat flux density increase - q. 2.The vapour bubbles being formed on the heating surface are breaking off at vari-able frequency. The occurrence of this phenomenon depends on the boiling proc-ess parameters. 3.The phenomenon of the periodic formation of vapour bubbles may lead to the fluid circulation in the vicinity of the vapour bubble being formed. 4.While the vapour bubble is growing the temperature of the heated surface on the spot where the bubble is being generated is fluctuating. 5.The formation of the vapour bubble during the instantaneous contact of the fluid with the heating surface makes the fluid to be forced out from the region adjacent to the growing bubble nucleus. 6.As the size of bubble is growing the movement of its wall is slowing down till the bubbles began to break off into the vapour film. 7.The population of nuclei increases with increasing the probability of binding, i.e. coalescence of bubbles just before they were broken off. 8.The phenomenon of coalescence of two bubbles surrounded with fluid can be divided into four stages: (1) approach movement, due to the difference in speed of both the bubbles, (2) contact, characterized by deformation of bubbles and gradual flattening of the vapour film, (3) burst of the vapour film, (4) bubble oscillations due to the reac-tion of surface forces which tend to change its shape. 9.Diameters of vapour bubbles while breaking off the wall and the frequency of their production are random variables.

Słowa kluczowe

PL

wrzenie pęcherzykowe; pęcherzyk parowy

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2005
• Tom: Tom 7
• Strony: 117--141
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Baran M.

• Politechnika Koszalińska

autor

Bohdal T.

• Politechnika Koszalińska

Bibliografia

• 1. Abdul-Razzak A., Ahoukri M., Chang J.S.: Characteristics of refrigerant R134a liquid - vapour two - phase in a horizontal pipe. ASHRAE Transaction 1995, Vol.101, Part I.
• 2. Bilicki Z.: Latent heat transport in forced boiling flow. Int. J. Heat Mass Transfer, 1983, Vol. 26, No 4, pp. 539÷565.
• 3. Bohdal T.: Bubble boiling of environment-friendly refrigeration media. An International Journal of Heat and Fluid Flow, 2000, Volume 21, No 4, pp. 449÷455.
• 4. Bohdal T., Baran M.: Wymiana ciepła przy wrzeniu w szczelinie pierścieniowej. Chłodnictwo, 2003, nr 8, s. 10÷15.
• 5. Bohdal T.: An investigation of bubbly boiling of environment-friendly refrigerating media. An International Journal of Heat Transfer Engineering, 2001 , No 6, Volume 22, pp. 26÷39.
• 6. Bohdal T.: Histereza rozwoju i zaniku wrzenia pęcherzykowego. Wydawnictwo: Środkowo-Pomorskiego Towarzystwa Naukowego Ochrony Środowiska: Rocznik Ochrona Środowiska. Tom V, 2003, s. 29÷58.
• 7. Chen J.C.: A correlation for boiling heat transfer to saturated fluids in convective flow. ASME Paper 63-HT-34, 1963.
• 8. Hsu Y., Graham R.W.: Transport process in boiling and two - phase systems. Hemipshere Publishing corporation, Washington London 1976.
• 9. Madejski J., Staniszewski B.: Wymiana ciepła przy wrzeniu i przepływy dwufazowe. Cz. I, Ośrodek Informacji o Energii Jądrowej. Warszawa 1971.
• 10. Madejski J.: Generacja pęcherzyków podczas wrzenia w przepływie. Zeszyty Naukowe Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk 1993. 384/1341/93.
• 11. Madejski J.: Koalescencja pęcherzyków we wrzących systemach dwufazowych, Zeszyty Naukowe Instytutu Maszyn Przepływowych PAN, Gdańsk 1993. 383/1336/93.
• 12. Mikielewicz J.: Modelowanie procesów cieplno-przepływowych. Wydawnictwo Ossolineum, seria Maszyny Przepływowe, tom 17, Wrocław 1995.
• 13. Mosdorf R.: Dynamiczny model wrzenia na podstawie metody chaosu deterministycznego Monografia, Wydawnictwo Uczelniane Politechniki Białostockiej, Białystok 1997.
• 14. Rasmus A., Badur J., Ochryniuk T.: Numeryczne modelowanie z wrzeniem pęcherzykowym. XVII Zjazd Termodynamików, Kraków-Zakopane, 1999, s. 1109÷1118.
• 15. Shen B., Groll E.A.: A critical review of the influece of lubricants on the boiling of refrigerants. 21st International Congress of Refrigeration, August 17÷22. 2003, Washington DC, USA.
• 16. Thome J.R.: Boiling of new refrigerants: a state of the art review. An International Journal of Refrigeration, 1996, Vol. 19, No 7 pp. 435÷457.
• 17. Wright R.M.: Downflow forced convection boiling of water in uniformly heated tubes. USAEC Report, UCRL-9744, 1961.
• 18. Zuber N., Findlay J.A.: Avarage volumetric concentrations in two - phase flow system. Trans. ASME, J. of Heat Transfer 1965, t. 85, pp. 453.
• 19. Zürcher O., Thome J.R., Favrat D.: An onset of nucleate boiling criterion for horizontal flow boiling. An International Journal of Thermal Sciences, 2000, vol. 39, pp. 909÷1018.