КИП’ЯТІННЯ

КИП’ЯТІННЯ – процес переходу рідини в пару всередині її об’єму. При цьому у рідині утворюються парові бульбашки, які при певних обставинах зливаються у парові плівки або струмені. Утворення пари може відбуватися на обмежуючих рідину стінках (поверхневе К.) або на відстані від них в усьому об’ємі рідини (об’ємне К.). В останньому разі рідина суттєво перегріта відносно температури насичення при певному тиску. Такий перегрів досягається при зниженні тиску нижче за тиск насичення пари при заданій темпе­ратурі або при нагріванні рідини, обмеженої центрами пароутворення. При поверхневому кипінні центрами пароутворення стають мікрозападини поверхні нагріву. Чиста рідина у посудині з гладкими стінками може бути нагріта без кипіння до температури, значно вищої за температуру насичення при заданому тиску. Поблизу поверхні нагріву є граничний шар рідини, перегрітої порівняно з температурою насичення. Внаслідок випаровування цієї рідини відбувається зростання парових бульбашок. Швидкість пароутворення при поверхневому кипінні визначається тепловіддачею поверхні нагрівання, на якій при кипінні можливі два основні режими – бульбашковий (пара утворюється у вигляді ланцюжка бульбашок на окремих центрах кипіння) та плівковий (рідина від­ді­ляється від поверхні нагріву суцільною паровою плівкою). Перехід від бульбашкового кипіння до плівкового (перша криза кипіння) відбувається при першій критичній щільності теплового потоку, зворотний перехід (друга криза кипіння) — при другій критичній щіль­ності, яка значно менша за першу при вільній конвенції рідини. При низькому тиску може виникати режим безпосереднього пере­ходу однофазної конвенції рідини у плів­кове кипіння (третя криза). Бульбашкове кипіння — один з інтенсивних процесів теплообміну. У цьому разі коефіцієнт тепловіддачі α [в Вт/м2·К] є пропорційним щільності тепло­вого потоку у ступені ≈2,3. Для плівкового кипіння, як правило, характерні більш низькі значення α внаслідок меншої теплопровідності пари порівняно з рідиною.