Вы можете отметить интересные вам фрагменты текста, которые будут доступны по уникальной ссылке в адресной строке браузера.


Кипение

Перевод
Кипение
        переход жидкости в пар, происходящий с образованием в объеме жидкости пузырьков пара или паровых полостей. Пузырьки растут вследствие испарения в них жидкости, всплывают, и содержащийся в пузырьках насыщенный пар переходит в паровую фазу над жидкостью. К. начинается, когда при нагреве жидкости давление насыщенного пара над её поверхностью становится равным внешнему давлению. Температура, при которой происходит К. жидкости, находящейся под постоянным давлением, называется температурой кипения (См. Температура кипения) (Ткип). Строго говоря, Ткип соответствует температуре насыщенного пара (температуре насыщения) над плоской поверхностью кипящей жидкости, так как сама жидкость всегда несколько перегрета относительно Ткип. При стационарном К. температура кипящей жидкости не меняется. С ростом давления Ткип увеличивается (см. Клапейрона - Клаузиуса уравнение). Предельной температурой К. является Критическая температура вещества. Температура К. при атмосферном давлении приводится обычно как одна из основных физико-химических характеристик химически чистого вещества.
         Для поддержания К. к жидкости необходимо подводить теплоту, которая расходуется на парообразование и работу пара против внешнего давления при увеличении объёма паровой фазы (см. Испарение). Таким образом, кипение неразрывно связано с теплообменом, вследствие которого от поверхности нагрева к жидкости передаётся теплота. Теплообмен при К. — один из видов конвективного теплообмена (См. Конвективный теплообмен).
         В кипящей жидкости устанавливается определённое распределение температуры (рис. 1): у поверхностей нагрева (стенок сосуда, труб и т.п.) жидкость заметно перегрета (Т > Ткип). Величина перегрева зависит от ряда физико-химических свойств как самой жидкости, так и граничных твёрдых поверхностей. Тщательно очищенные жидкости, лишённые растворённых газов (воздуха), можно при соблюдении особых мер предосторожности перегреть на десятки градусов без закипания. Когда такая перегретая жидкость в конце концов вскипает, то процесс К. протекает весьма бурно, напоминая взрыв. Вскипание сопровождается расплескиванием жидкости, гидравлическими ударами, иногда даже разрушением сосудов. Теплота перегрева расходуется на парообразование, поэтому жидкость быстро охлаждается до температуры насыщенного пара, с которым она находится в равновесии. Возможность значительного перегрева чистой жидкости без К. объясняется затрудненностью возникновения начальных маленьких пузырьков (зародышей), их образованию мешает значительное взаимное притяжение молекул жидкости. Иначе обстоит дело, когда жидкость содержит растворенные газы и различные мельчайшие взвешенные частицы. В этом случае уже незначительный перегрев (на десятые доли градуса) вызывает устойчивое и спокойное К., так как начальными зародышами паровой фазы служат газовые пузырьки и твердые частицы. Основные центры парообразования находятся в точках нагреваемой поверхности, где имеются мельчайшие поры с адсорбированным газом, а также различные неоднородности, включения и налеты, снижающие молекулярное сцепление жидкости с поверхностью.
         Образовавшийся пузырёк растет только в том случае, если давление пара в нём несколько превышает сумму внешнего давления, давления вышележащего слоя жидкости и капиллярного давления (См. Капиллярное давление), обусловленного кривизной поверхности пузырька. Для создания в пузырьке необходимого давления пар и окружающая его жидкость, находящаяся с паром в тепловом равновесии, должны иметь температуру, превышающую Ткип. В повседневной практике (при кипячении воды в чайнике и т.п.) наблюдается именно этот вид К., его называют пузырчатым. Пузырчатое К. происходит при небольшом превышении температуры Т поверхности нагрева над температурой К., т. е. при незначительном температурном напоре ΔТ=Т— Ткип. С увеличением температуры поверхности нагрева число центров парообразования резко возрастает, все большее количество оторвавшихся пузырьков всплывает в жидкости, вызывая ее интенсивное перемешивание. Это приводит к значительному росту теплового потока от поверхности нагрева к кипящей жидкости (росту коэффициента теплоотдачи α=q/ΔT, где q — плотность теплового потока на поверхности нагрева,). Соответственно возрастает и количество образующегося пара.
         При достижении максимального (критического) значения теплового потока (qmakc) начинается второй, переходный режим К. При этом режиме бо́льшая доля поверхности нагрева покрывается сухими пятнами из-за прогрессирующего слияния пузырьков пара. Теплоотдача и скорость парообразования резко снижаются, т.к. пар обладает меньшей теплопроводностью, чем жидкость, поэтому q и α резко снижаются. Наступает кризис К. Когда вся поверхность нагрева обволакивается тонкой паровой пленкой, возникает третий, пленочный, режим К. При нем теплота от раскаленной поверхности передается к жидкости через паровую пленку путем теплопроводности и излучения. Характер изменения q с переходом от одного режима К. к другому показан на. В том случае, когда жидкость не смачивает стенку (например, ртуть, легированную сталь), К. происходит только в плёночном режиме. Все три режима К. можно наблюдать в обратном порядке, когда массивное металлическое тело погружают в воду для его закалки (См. Закалка): вода закипает, охлаждение тела идет сначала медленно (пленочное К.), затем скорость охлаждения начинает быстро увеличиваться (переходное К.) и достигает наибольших значений в конечной стадии охлаждения (пузырчатое К.). Теплоотвод в режиме пузырчатого К. является одним из наиболее эффективных способов охлаждения; он находит применение в атомных реакторах и при охлаждении реактивных двигателей. Широко применяются процессы К. также в химической технологии, пищевой промышленности, при производстве и разделении сжиженных газов, для охлаждения элементов электронной аппаратуры и т.д. Наиболее широко режим пузырчатого К. воды используется в современных паровых котлах на тепловых электростанциях для получения пара с высокими значениями давления и температуры. Плёночное К. в паровых котлах недопустимо, оно может привести к перегреву стенок труб и взрыву котлов.
         К. возможно не только при нагревании жидкости в условиях постоянного давления. Снижением внешнего давления при постоянной температуре можно также вызвать перегрев жидкости и её вскипание (за счёт уменьшения температуры насыщения). Этим объясняется, в частности, явление кавитации (См. Кавитация) образование паровых полостей в местах пониженного давления жидкости (например, в вихревой зоне за гребным винтом теплохода). К. при пониженном давлении применяют в холодильной технике (См. Холодильная техника), в физическом эксперименте (см. Пузырьковая камера) и т.д.
         Лит.: Кикоин И. К. и Кикоин А. К., Молекулярная физика, М., 1963; Радченко И. В., Молекулярная физика, М., 1965; Михеев М. А., Основы теплопередачи, 3 изд., М. — Л., 1956, гл. 5.
         Д. А. Лабунцов.
        
        Рис. 1. Распределение температуры в слое кипящей жидкости (толщиной 6 см) при атмосферном давлении.
        
        Рис. 2. Изменение плотности теплового потока q и коэффициента теплоотдачи ( при кипении воды под атмосферным давлением в зависимости от температурного напора ΔT=Т-Ткип: А — область слабого образования пузырей; Б — пузырчатое кипение; В — переходный режим кипения; Г — стабильное плёночное кипение.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Синонимы:

См. также в других словарях:

  • КИПЕНИЕ — переход жидкости в пар (фазовый переход I рода), происходящий с образованием в объёме жидкости пузырьков пара или заполненных паром полостей на нагреваемых поверхностях. Пузырьки растут (вследствие испарения в образующуюся полость жидкости),… …   Физическая энциклопедия

  • КИПЕНИЕ — КИПЕНИЕ, интенсивный переход жидкости в пар (парообразование) вследствие образования и роста пузырьков пара в жидкости (пузырьковое кипение) или появления в жидкости пленки пара на поверхности нагрева (пленочное кипение). Температура кипения Тк… …   Современная энциклопедия

  • кипение — кишение, клокотание, бурление Словарь русских синонимов. кипение клокотание, бурление Словарь синонимов русского языка. Практический справочник. М.: Русский язык. З. Е. Александрова. 2011 …   Словарь синонимов

  • КИПЕНИЕ — интенсивный переход жидкости в пар (парообразование) вследствие образования и роста в жидкости пузырьков пара (пузырьковое кипение) или появление пленки пара на поверхности нагрева в жидкости (пленочное кипение). Температура кипения Тк при… …   Большой Энциклопедический словарь

  • КИПЕНИЕ — КИПЕНИЕ, процесс, при котором молекулы жидкости определенной темп, переходят в парообразное состояние, причем образование пара происходит не только с поверхности, как при спокойном испарении (см.), но и внутри жидкости в виде пузырьков, гл. обр.… …   Большая медицинская энциклопедия

  • КИПЕНИЕ — КИПЕНИЕ, кипения, мн. нет, ср. Действие по гл. кипеть. Температура кипения. Точка кипения (см. точка). Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

  • кипение — КИПЕТЬ, плю, пишь; несов. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • КИПЕНИЕ — (Boiling, bubbling) образование пара внутри жидкости, сопровождаемое выделением на поверхности лопающихся пузырьков и бурлением. К. происходит при такой температуре, при которой упругость насыщенного пара жидкости равна атмосферному (наружному)… …   Морской словарь

  • Кипение — явление, обнаруживаемое жидкостями, когда во всей массе ихпроисходит образование пузырьков пара. Если же пар образуется только наповерхности жидкости, то происходит испарение; жидкий пар, находясь поддавлением окружающей жидкости, может появиться …   Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

  • Кипение — Кипящая вода Кипение  процесс парообразования в жидкости (переход вещества из жидкого в газообразное состояние), с возникновением границ разделения ф …   Википедия

  • Кипение — [boilling] переход жидкости в пар, происходящий с образованием в объеме жидкости пузырьков пара или паровых полостей. Кипение начинается, когда при нагреве жидкости давление насыщенного пара над ее поверхностью становится равным внешнему давлению …   Энциклопедический словарь по металлургии

Книги

Другие книги по запросу «Кипение» >>