10.2 Ebullición en estanque 637 TABLA 10.2 Tensión superficial entre vapor y líquido para agua Tensión superficial S(: 103 N/m) 75.5 72.9 69.5 66.1 62.7 58.9 48.7 37.8 26.1 14.3 3.6
Temperatura de saturación °C 0 20 40 60 80 100 150 200 250 300 350
Fuente: N.B. Vargaftik, Tables on the Thermophysical Properties of Liquids and Gases, 2a. ed., Hemisphere, Washington. D.C. 1975, p. 53.
delgados. Esto se ha atribuido a la formación de una capa límite de burbuja en la superficie cilíndrica mayor acompañada por un movimiento más vigoroso de burbujas grandes impulsadas por flotación del lado inferior del calentador, que se deslizan sobre la superficie y “barren” y desprenden otras burbujas de crecimiento menor en su trayectoria [22, 23]. Para calcular el flujo de calor, Collier y Thome [24] recomiendan la ecuación de correlación siguiente ya que su uso es más simple que en la ecuación (10.2). q– = 0.000481 ¢Tx3.33p2.3 cr c1.8a
p 3.17 p 1.2 p 10 3.33 b + 4a b + 10a b d pcr pcr pcr
(10.3)
En la ecuación (10.3) ¢Tx es la temperatura en exceso en °C, p es la presión de operación en atm, pcr es la presión crítica en atm y q– está en W/m2.
10.2.4 Flujo de calor crítico en ebullición nucleada en estanque El método de Rohsenow correlaciona datos para todos los tipos de procesos de ebullición nucleada, incluyendo ebullición en estanque de líquidos saturados o subenfriados y ebullición de líquidos subenfriados y saturados por convección forzada o natural en tubos o conductos. En específico, la ecuación de correlación, ecuación (10.2), relaciona el flujo de calor en ebullición con la temperatura en exceso, siempre que se conozcan las propiedades del fluido relevantes y el coeficiente apropiado Csf . La correlación está restringida a ebullición nucleada y no revela la temperatura en exceso a la que el flujo de calor alcanza un máximo o cuál es el valor de este flujo cuando la ebullición nucleada se descompone y se forma una película aislante de vapor. Como ya se mencionó, el flujo máximo de calor alcanzable con ebullición nucleada en ocasiones es de mayor interés para el diseñador que la temperatura superficial exacta, debido a que para transferencia de calor efectiva [28] y seguridad en la operación [2, 29], en particular en sistemas de entrada