На участке III (рис. 8.8) образовавшиеся пузырьки пара из пристеночного слоя
выносятся в холодное ядро жидкости, где они могут некоторое время (до конденсации
пара) двигаться в потоке холодной жидкости. Потоки, в которых одновременно
существуют пар и недогретая до t
S
жидкость, называют неравновесными . На участке III x
Б
< 0 (только на верхней границе x
Б
= 0), но фактически у стенки x > 0 (поверхностное
кипение) и истинное паросодержание φ > 0.
На участке IV происходит постепенный прогрев ядра потока, толщина пристенного
слоя с паровыми пузырьками увеличивается, и в сечении Б пристенные двухфазные слои
смыкаются. Поток становится термически равновесным.
На участках III и IV паровая фаза существует в виде отдельных пузырьков,
находящихся в потоке жидкости. Под влиянием действующих на них сил пузырьки
стремятся расположиться в центре трубы. Такой режим течения двухфазного потока
наказывается пузырьковым режимом.
С ростом паросодержания количество пара в потоке увеличивается, а количество
жидкости уменьшается. Пузырьки пара начинают объединяться в крупные конгломераты,
а пузырьковый режим сменяется снарядным режимом (участок V,a). При этом режиме
крупные пузыри пара (снаряды) по своим размерам соизмеримы с диаметром трубы. От
стенки пузыри отделены слоем жидкости, а друг от друга - жидкостными пробками.
Снарядный режим может существовать только при низких давлениях (до 3 МПа); при р >
3 МПа крупные пузыри пара не образуются.
Снарядный режим или (при повышенных давлениях) непосредственно пузырьковый
переходит в эмульсионный режим течения (участок V, б).
Эмульсионный режим характерен тем, что паровая фаза распределена в потоке в
виде небольших объемов, между которыми находится слой жидкости.
При дальнейшем увеличении паросодержания и, соответственно, уменьшении
водосодержания происходит разрыв жидких пленок между паровыми объемами, паровой
объем образует в центре трубы сплошной паровой поток, в котором содержатся водяные
капли. На стенках трубы движется жидкая пленка (участок V, в). Такой режим носит
название дисперсно-кольцевого режима (по распределению жидкой фазы).
На участке V, г водяных капель в паровом объеме становится мало (испарились,
выпали из потока на стенки трубы), жидкая фаза сосредоточена в виде пленки на стенке
трубы -кольцевой режим течения.
Для всех режимов течения на участках V, а, б, в, г характерно то, что паровая и
жидкая фазы в ядре потока имеют одинаковую температуру, т.е. поток равновесный.
В конце участка V, г по мере испарения жидкая пленка на стенке разрушается,
образуются отдельные ручейки. Остатки воды испаряются или, частично, срываются с
поверхности потоком пара и уносятся в центр трубы. Стенка омывается не жидкой фазой,
а паровой. Теплообмен ухудшается, наступает кризис теплоотдачи. Температура стенки
резко возрастает в сечении кризиса теплообмена.
В закризисном участке VI стенка омывается паром, жидкая фаза распределена в виде
мелких капель в паровом потоке - дисперсный режим течения. Перенос теплоты от
стенки к жидким каплям происходит за счет частично перегретого пара, при этом поток
снова становится неравновесным (температура фаз различна). Средняя температура