J'ai un cylindre de rayon confiné et isolé thermiquement. À l'intérieur de ce cylindre, de l'eau atteint une certaine hauteur à l'intérieur du cylindre (hw). Il y a un appareil de chauffage sous l'eau qui fournira de l'énergie thermique à l'eau à une certaine puissance. Le reste de l'espace est rempli d'air à la pression atmosphérique (ha est la hauteur que l'air occupe de sorte que ha + hw = htotal). Je commence à fournir de l’énergie thermique à une puissance donnée à l’eau. Mon objectif est de maintenir l'eau bouillonnante à un débit fixe aussi longtemps que je peux contrôler la pression à l'intérieur du récipient. Je veux savoir: Comment puis-je déterminer à quel rythme la pression augmente? Comment déterminer le point d'ébullition de l'eau? Comment est-ce que je relie la chaleur d'entrée en watts au taux de barbotage? (taux d'évaporation?) Je veux que l'eau bouillonne à un taux constant, Comment puis-je déterminer comment la puissance du chauffage doit augmenter pour correspondre au point d'ébullition croissant à mesure que la pression augmente? Existe-t-il une référence pour ce à quoi ressemble un taux de bullage (taux d'évaporation?)?
Comment puis-je déterminer la pression à l'intérieur du cylindre lorsque de la chaleur est ajoutée?
Réponses:
Nukiyama avait une configuration similaire dans son expérience, qui ne tenait pas compte de l' effet leidenfrost. Le résultat net est qu'il a frit son appareil de chauffage. C'est pourquoi il est si difficile de faire bouillir avec un câblage électrique.
Cependant, plusieurs équations relient le transfert de chaleur à l'eau. La principale question que vous posez est de savoir comment un navire fermé va réagir. C'est assez facile à voir quand on regarde un diagramme Pv pour l'eau:
L'air au-dessus du conteneur n'est pas simplement de l'air, mais un mélange d'air et de vapeur d'eau ou de vapeur. Ainsi, nous ne ferons que monter en pression à mesure que nous nous réchaufferons à des températures constantes de plus en plus récentes. La température dans la chambre peut être approximativement constante comme constante dans les deux phases tout au long de cette étape. Si vous chauffez si vite cette hypothèse n’est pas valide, les effets de Lidenfrost indiqueront que la majeure partie de la chaleur est transférée via le rayonnement et vous êtes probablement faire fondre votre appareil de chauffage avec la plupart des matériaux.
Les volumes spécifiques de l'une ou l'autre phase changent (lorsque le liquide baisse ou que plus de masse se déplace vers la phase vapeur), mais le volume spécifique total de toute l'eau doit rester identique. En d’autres termes, quelle que soit la température à laquelle nous grimpons, il existe une pression de saturation spécifique à laquelle le navire reste, et:
Trouver l'heure à laquelle vous atteignez une température spécifique, et donc une pression, est plus compliqué, mais pas terrible. Cela implique de rechercher l'enthalpie de chaque phase, de soustraire l'enthalpie de départ et de la diviser par la puissance en watts.
Notez qu'au-dessus du point critique, le liquide agit comme un gaz et le gaz agit comme un liquide et vous ne pouvez plus trouver de conduite. Ensuite, la ligne va tout droit. Vous ne pouvez pas atteindre le point critique - si votre volume spécifique n’est pas identique au volume spécifique du point critique, le chemin monte simplement à partir de là jusqu’à ce que vous atteigniez la pression maximale.