- Mode 11: ngưng tụ khi tỷ lệ pha hơi bằng
2.6.Mô hình sôi màng dƣới bão hòa (mode 7) sôi màng bão hòa (mode 8)
Sôi màng được mô tả bởi cơ học truyền nhiệt như sau: Nó xảy ra trong một số mẫu hình dòng chảy như dòng vành xuyến, dòng túi (slug) và dòng phân tán. Sự truyền nhiệt từ thành tới chất lỏng là dẫn nhiệt theo một lớp màng hơi tiếp giáp với thành đốt nhiệt, quá trình đối lưu sẽ tạo nên dòng chảy của hơi và dòng chảy giữa các hạt nước và hơi gần bề mặt thành sinh nhiệt, bức xạ nhiệt qua lớp màng hơi tới các hạt lỏng. Chất lỏng không tiếp xúc được với bề mặt thành bởi vì lực đẩy được tạo ra bởi sự hóa hơi chất lỏng. Môi trường chất lỏng chuyển động chậm chạp ở trạng thái bão hòa hoặc dưới bão hòa. Các mô hình phân tích cho sự dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ nhiệt là các dạng cơ bản cho mô hình truyền nhiệt mode 7 và mode 8.
Mô hình sôi màng cho dẫn nhiệt:
Bromley đã phát triển một dòng chảy tầng dẫn nhiệt từ một ống nằm ngang với môi trường gồm các hạt lỏng là pha phân tán và pha hơi là pha liên tục, có dạng:
(***) Trong đó, h’fg là một sự hiểu chỉnh từ nhiệt hóa hơi, hfg. Trong đó, h’fg là một sự hiểu chỉnh từ nhiệt hóa hơi, hfg.
Chỉ số chiều dài , L, cho ống là chính là đường kính ống. Giá trị C = 0.62 được xác định theo dữ liệu. Điều kiện thí nghiệm được mô tả như sau:
Đường kính ống Carbon: 0.63, 0.95, 1.27 cm Đường kính ống thép không gỉ: 0.476 cm Áp suất: bằng áp suất khí quyển
Chất lưu: nước, nito, n-pentan, benzen, carbon tetrachlotide và ethyl alcohol Berenson đã thực hiện một phân tích tĩnh học cho dầng tầng sôi màng trên tấm mỏng. Một lời giải đã đưa ra cho hầu hết các kết quả. Các dạng của lời giải hầu hết tương tự với phương trình (2.15) với :
Trong đó,
là ứng suất bề mặt C = 0.425
L trong phương trình được quan sát là đặc tính chiều dài của sôi màng.
Breen và Westwater đã so sánh dữ liệu với phương trình (***) và quan sát mẫu hình sôi màng. Họ đã xác định được rằng truyền nhiệt từ ống nằm ngang có thể đặc trưng bởi tỷ số L/D. Nếu L/D nhỏ hơn 0.8, sử dụng phương trình (***).
Mô hình sôi màng cho đối lƣu:
Quá trình đối lưu tới pha hơi tăng và trở thành chiếm ưu thế. Hiệu chỉnh cho dòng một pha hơi sử dụng trong mô hình truyền nhiệt mode 9.
Mô hình sôi màng cho bức xạ:
Bức xạ nhiệt được chú ý tới bởi tác giả Sun. Mục đích chính là phát triển một phương pháp kỹ thuật tính toán truyền nhiệt trong lò nước sôi (BWR) tới chất tải nhiệt trong quá trình làm mát khẩn cấp. Báo cáo trình bày một phương pháp ước lượng truyền nhiệt bức xạ giữa hơi-lỏng-hỗn hợp hơi và các hạt lỏng. Thông lượng nhiệt bức xạ được biểu diễn bởi tác giả Sun như sau:
qwf = Fwf(Tw4 – Tspt4) qwg = Fwg(Tw 4 – Tspt 4 ) qgf = Fgf(Tg 4 – Tspt 4 )
Chỉ số wf, wg và gf là chỉ sự truyền nhiệt từ thành tới pha lỏng, từ thành tới pha hơi, từ pha hơi tới pha lỏng. Pha lỏng được giả thiết tại nhiệt độ bão hòa theo áp suất tổng. F là hệ số của vật thể xám, là hằng số Stefan-Boltzman và bằng 5.67010-8 W/m2.K. Hệ số của vật thể xam được định nghĩa:
Fwf = [R2(1 + R3/R1 + R3/R2)]-1 Fwg = [R1(1 + R3/R1 + R3/R2)]-1 Fgf = [R2(1 + R1/R2 + R1/R3)]-1 Số hạng R được xác định như sau:
Hệ số phát xạ được cho bởi:
g = 1 – exp(-agLm)
f = 1 – exp(-afLm)
w = 0.7
Lm là chiều dài trung bình, ag và af tương ứng là hệ số hấp thụ hơi và lỏng. Lm = D và af = Xa.d2n/4
Trong đó,
Xa là hiệu suất hấp thụ, n là mật độ giọt nước, d là đường kính giọt nước. Mật độ giọt nước được xác định:
Hiệu suất hấp thụ Xa là 0.74 cho các giọt lỏng có kích thước đường kính từ 0.01 tới 0.2 cm
Phụ lục 2.