Кипінням називається процес утворення пари в рідині, нагрітої вище температури насичення. Фізичні умови процесу утворення пари при нагріванні рідин відрізняються великою складністю. Для про-процесу кипіння необхідні три основні умови:
1) перегрів рідини - нагрівання рідини до температури насичення (температури кипіння при відповідному тиску) і більше;
2) наявність центрів утворення бульбашок пари на поверхні стінки або всередині об'єму рідини, якими можуть служити зважені годину-тіци, нерівності поверхні стінок, поглиблення, западини, тріщини, властиві в тій чи іншій мірі шорсткою поверхні твердої стінки;
3) постійний підвід теплоти.
Розрізняють два основні режими кипіння: бульбашкової і плівкове.
Зароджуючись в окремих точках поверхні, що обігрівається, де робота сил адгезії (відриву рідини від поверхні) найменша, бульбашки пара спочатку збільшуються в розмірі, потім відриваються від стінки і підніміть-ються через шар рідини в паровий простір. Їх зростання і рух викликають інтенсивне перемішування рідини.
Якщо кипіння відбувається в нерухомій рідини (кипіння в біль-шом обсязі), то відрив бульбашок від стінки викликається дією Архімед-вої сили. При інтенсивному вимушеному перебігу рідини відрив пузи-рей відбувається під впливом динамічного потоку. Чим вище ско-кість потоку, тим меншими виявляються відривні діаметри бульбашок.
Якщо ж основна маса рідини буде недогріти до температури насичення, то бульбашки пара, виходячи з перегрітого пристенного шару твер-дой поверхні, потрапляють в більш «холодну» середу (рідина) і там конденсуються. Такий процес називається поверхневим кипінням. При певних умовах бульбашковий режим переходить в плівковий режим кипіння, коли рідина в основному не стикається з поверхнею нагріву, а відокремлена від стінки безперервно відновлюється парової плівкою. Таке переродження режиму носить різкий характер і є вкрай небажаним в практичному відношенні. Плівковий режим ки-співу утворюється з двох причин: погана змочуваність поверхні нагрівання і велика теплове навантаження поверхні нагрівання.
Парова плівка, що володіє меншим коефіцієнтом теплопровідності-ності, створює найбільшу термічний опір між обігрівати-мій поверхнею і киплячій рідиною. Наслідком цього є паде-ня значень коефіцієнта тепловіддачі, а максимальна теплова навантаженням-ка, що передує різкого падіння коефіцієнта тепловіддачі при пе-переходи до плівкового кипіння, називається критичної теплової навантаженням-кой окр. Для води в умовах атмосферного тиску і природною кон-СЕКЦА відзначаються такі параметри
ДТкр = 25 ° С; акр = 5,85 • 104 Вт / (м2 • К); окр = 1,46 • 106 Вт / м2.
З підвищенням тиску значення критичного температурного на-пора зменшуються. Для області бульбашкового кипіння води в діапазоні тисків 1.40 кг / см2 (0,1.4 МПа) застосовні залежності
А = 3,0 q0Jp °, 15; а = 38,7 ДТ 2> 33 /> 5,
Де q і p слід підставляти відповідно в Вт / м2 і кг / см2.
Знання критичних параметрів рідини при кипінні має біль-ШОЕ практичне значення, бо перевищення критичного температурного напору призводить до різкого зниження продуктивності кіпятільних установок. Коли ж заданим є тепловий потік і виявляється бо-леї критичної позначки, відбувається різке підвищення температури обігрівається стінки до неприпустимого межі. Зі збільшенням тиску критичне значення теплового потоку спочатку помітно зростає, потім падає і при деякому критичному тиску стає рівним нулю. Великі значення коефіцієнтів тепловіддачі а, Вт / (м2 • К) при кипінні (500.5000) і конденсації (4000.20 000) води дозволили досить ефек-тивно використовувати ці процеси в промислових пристроях.