Ebullición. Medio Arreglado

EbulliciónLa ebullición es un proceso de cambio de fase de líquido a vapor precisamente como la evaporación, pero existen diferencias significativas entre las dos. La evaporación ocurre en la interface vapor-liquido, cuando la presión de vapor es menor que la de saturación del líquido a una temperatura dada. Por ejemplo, el agua en un lago a 20°C se evaporará hacia el aire a 20°C y humedad relativa de 60%, ya que la presión de saturación del agua a esa temperatura es 2.3 kPa y la presión de vapor del aire en las condiciones mencionadas es 1.4 kPa.

El comportamiento de un fluido durante la ebullición depende en gran medida del exceso de temperatura, ΔTx= TP– Tsat, medido a partir de la temperatura de ebullición del fluido. La figura indica seis regímenes diferentes para la ebullición en recipiente típica; la curva de flujo de calor se denomina comúnmente curva de ebullición.

Convección libre (Régimen 1)

Calor transferido por convección pura por el liquido sobrecalentado que asciende a la zona interfacial liquido-vapor. Donde ocurre evaporación

Ebullición en núcleos (Regímenes II y III).

La correlación general más aceptada para la transferencia de calor en los regímenes de ebullición en núcleos es la debida a W.M. Rohsenow.

Fig. 9-7 Datos de flujo de calor para agua en ebullición sobre un alambre de platino, según la Ref. 3. Los números entre paréntesis son las presiones en (MN/m^2)

La forma funcional de la Ecuación se determinó analizando los parámetros significativos en el crecimiento y disipación de burbuja. En la Fig. 1 se muestran datos experimentales para ebullición por nucleación de agua sobre un alambre de platino.

La constante para la combinación superficie-fluido, es función de la rugosidad superficial y del ángulo de contacto entre la burbuja y la superficie de calefacción. En la siguiente tabla se dan algunos valores.

Para la tensión superficial del agua se puede utilizar la siguiente ecuación.

Ebullición de transición (entre los puntos C y D sobre la curva de ebullición)

Ebullición en película (más allá del punto D)

Flujo de calor Pico

Punto donde la transferencia de calor es máxima, su consecuencia matemática es:

Ebullición en forma de película: regímenes IV V VI

Tubo horizontal:

Para determinar el coeficiente de transferencia de calor por ebullición LA Bromley propuso las siguientes ecuaciones en estos regímenes. σ = Cte de Stefan-Boltzmann -D= Diámetro exterior.

Tubos verticales: Para calcular la transferencia de calor en tubos verticales se utiliza la siguiente formula.

Flujo mínimo de calor:

N.Zuber y M. Tribus encontraron la siguiente ecuación para expresar el flujo mínimo de calor en la ebullición por película.