Flujo de dos fases

Flujo de dos Fases

El flujo bifásico se encuentra extensivamente en los aires acondicionados, la calefacción, e industrias de la refrigeración. Una combinación de refrigerante líquido y de vapor existe en refrigeradores inundados, enfriadores de thermosiphon, los evaporadores y los condensadores soldados y sellados de la placa, y los evaporadores y los condensadores del tubo-en-tubo, así comoen evaporadores y condensadores refrigerados. En las tuberías de sistemas de calefacción, el vapor y agua líquida pueden ambos estar presentes. Debido a que la transferencia de los aspectos hidrodinámicos y el calor del flujo de dos fases no son tan bien comprendidos como los de flujo de una sola fase, puede haber un único conjunto de correlaciones para predecir las caídas de presión o las tasasde transferencia de calor. En cambio, las correlaciones están para las condiciones de funcionamiento térmico e hidrodinámicas específicas. Este capítulo presenta los principios básicos del flujo de dos fases y proporciona información sobre la gran cantidad de correlaciones que se han desarrollado para predecir los coeficientes de transferencia de calor y las caídas de presión en estos sistemas.* Ebullición:
Los evaporadores de refrigeración de uso general son:
1) Los evaporadores inundados, donde los refrigerantes a velocidades de fluidos bajas ebullicionan los tubos exteriores o interiores.
2) Evaporadores de carcaza y tubo de expansión seca, donde los refrigerantes a velocidades del fluido substanciales hierven los tubos exteriores o interiores.

El calor bifásico y eltransporte de masas se caracterizan por el flujo de diversos regímenes térmicos, si la vaporización tiene lugar bajo convección natural o forzada en el flujo. A diferencia de los sistemas de flujo de una sola fase, el coeficiente de transmisión térmica de una mezcla de dos fases depende del régimen de flujo, las propiedades termodinámicas y de transporte tanto del vapor como del líquido, larugosidad de la superficie de la calefacción, las características de adherencia de soldadura de la superficie- líquido, y otros parámetros Por lo tanto, es necesario considerar cada flujo y régimen de ebullición por separado para determinar el coeficiente de trasmisión térmica. Los datos exactos que definen límites de regímenes y que determinan los efectos de varios parámetros no están disponibles. Laexactitud de correlaciones en predecir el coeficiente de traspaso térmico para el flujo bifásico en la mayoría de los casos no se sabe más allá de la gama de los datos de prueba.

Ebullición y ebullición de estanque en regímenes naturales de los sistemas de la convección de la ebullición. Los diversos regímenes de la ebullición de estanque descritos por Farber y Scorah (1948) verificaron lossugeridos por Nukiyama (1934). Los regímenes se ilustran en el cuadro 1. Cuando la temperatura de la superficie de la calefacción está cerca de la temperatura de saturación de fluido, el calor es transferido por las corrientes de convección a la superficie libre donde ocurre la evaporación (región I). La transición a la ebullición nucleada ocurre cuando la temperatura superficial excede lasaturación por algunos grados (región II).

Fig. 1 Curva característica de ebullición

En la ebullición nucleada (la región III), una capa delgada del líquido sobrecalentado se forma adyacente a la superficie de la calefacción. En esta capa, las burbujas nuclean y crecen a partir de manchas en la superficie. La resistencia termica de la película líquida sobrecalentada es reducida grandemente por laagitación y la vaporización de burbuja inducidas. El aumento de temperatura de pared provoca el aumento de la población de burbujas, causando un gran aumento a su vez del flujo de calor. Mientras que el flujo de calor o la diferencia de la temperatura aumenta aún más y como más formas del vapor, el flujo del líquido hacia la superficie se interrumpe, y se forma un manto de vapor. Esto da el flujo...