Kokkrisen, även känd som utbrändhet eller uttorkning, är ett kritiskt fenomen som inträffar under koknings- och förångningsprocesser när värmeöverföringsytan inte är tillräckligt fuktad av vätskan. Att förstå och undvika kokkrisen är viktigt för att säkerställa säker och effektiv drift av olika industriella system och anordningar som involverar värmeöverföring, såsom kärnreaktorer, pannor, värmeväxlare och elektroniska kylsystem.

Vad är den kokande krisen?

Under kokning orsakar värmeöverföringen från en uppvärmd yta till en vätska att det bildas ångbubblor på ytan. När värmeflödet ökar växer bubblorna och smälter samman och täcker en större del av ytan. Vid en viss tidpunkt blir vätsketillförseln till ytan otillräcklig, vilket leder till bildandet av en torr fläck. Denna torra fläck skapar en barriär mellan den uppvärmda ytan och vätskan, vilket avsevärt minskar värmeöverföringseffektiviteten och kan orsaka överhettning och skador på ytan.

Kokkrisen kännetecknas av en kraftig ökning av yttemperaturen samtidigt som värmeflödet förblir konstant eller till och med minskar. Detta fenomen åtföljs ofta av snabb ångalstring, tryckfluktuationer och ökat buller och vibrationer.

Mekanismer för den kokande krisen

Det finns flera mekanismer som kan leda till den kokande krisen, beroende på de specifika förhållandena i systemet:

1. Kärnkokande kris :Detta inträffar när yttemperaturen är tillräckligt hög för att stödja snabb bubbelbildning, vilket gör att ångan blockerar vätskeflödet och skapar torra fläckar.

2. Film Boiling Crisis :Detta inträffar när en stabil ångfilm bildas på den uppvärmda ytan, vilket förhindrar vätskan från att återväta ytan och leder till allvarlig värmeöverföringsförsämring.

3. Flödesregim-inducerad kokkris :Detta inträffar på grund av förändringar i vätskeflödesmönstren, vilket orsakar regioner med svält och uttorkning.

Undvika den kokande krisen

För att undvika kokkrisen är det viktigt att upprätthålla tillräcklig vätsketillförsel och vätning av den uppvärmda ytan. Detta kan uppnås genom olika åtgärder:

1. Rätt systemdesign :Att designa system med tillräcklig värmeöverföringsyta, lämpliga flödeshastigheter och optimala flödesvägar hjälper till att förhindra ackumulering av ånga och minskar risken för uttorkning.

2. Ytbehandling :Modifiering av ytegenskaperna för att förbättra vätbarheten, som att använda uppruggade ytor eller beläggningar som främjar vätskespridning, kan förbättra kokvärmeöverföringen och minska sannolikheten för kokkrisen.

3. Flödeskontroll :Att säkerställa jämn vätskeflödesfördelning, undvika flödesstagnation och optimera vätskehastigheter kan hjälpa till att upprätthålla en stabil vätskefilm på den uppvärmda ytan.

4. Tryckkontroll :Att använda systemet vid ett högre tryck ökar vätskans kokpunkt, vilket gör den mindre känslig för kokning.

5. Temperaturkontroll :Att begränsa yttemperaturen för att undvika överdriven ångbildning och uttorkning är avgörande för att förhindra kokkrisen.

Genom att förstå mekanismerna för kokkrisen och implementera effektiva strategier för att undvika den kan ingenjörer säkerställa en tillförlitlig och effektiv drift av system som involverar koknings- och förångningsprocesser.