{"id":39869,"date":"2019-09-16T21:22:17","date_gmt":"2019-09-16T20:22:17","guid":{"rendered":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/que-es-la-ebullicion-subenfriada-definicion\/"},"modified":"2020-01-06T17:31:32","modified_gmt":"2020-01-06T16:31:32","slug":"que-es-la-ebullicion-subenfriada-definicion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.thermal-engineering.org\/es\/que-es-la-ebullicion-subenfriada-definicion\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es la ebullici\u00f3n subenfriada? Definici\u00f3n"},"content":{"rendered":"
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En la ebullici\u00f3n subenfriada, la temperatura de la mayor\u00eda del l\u00edquido est\u00e1 por debajo de la temperatura de saturaci\u00f3n y las burbujas formadas en la superficie pueden condensarse en el l\u00edquido.\u00a0Ingenieria termal<\/div>\n<\/div>\n
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Ebullici\u00f3n subenfriada<\/h2>\n

En\u00a0ebullici\u00f3n subenfriada<\/strong>\u00a0, la temperatura de la mayor\u00eda del l\u00edquido est\u00e1 por debajo de la temperatura de saturaci\u00f3n y las burbujas formadas en la superficie pueden\u00a0condensarse en el l\u00edquido<\/strong>\u00a0.\u00a0Esta condensaci\u00f3n (colapso) produce un sonido de frecuencia ~ 100Hz – 1 KHz.\u00a0Es por eso que un hervidor el\u00e9ctrico hace el mayor ruido antes de que el agua llegue a ebullici\u00f3n saturada.\u00a0El t\u00e9rmino\u00a0subenfriamiento se<\/strong>\u00a0refiere a un l\u00edquido que existe a una temperatura\u00a0por debajo de<\/strong>\u00a0su punto de ebullici\u00f3n normal.<\/p>\n

\"Ebullici\u00f3n<\/a><\/p>\n

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Ebullici\u00f3n subenfriada en PWR<\/span><\/h2>\n

Aunque los primeros dise\u00f1os de n\u00facleos supon\u00edan que\u00a0\u00a0no se pod\u00eda permitir la\u00a0<\/span>ebullici\u00f3n de la superficie subenfriada<\/span><\/strong>\u00a0en los\u00a0<\/span>PWR<\/span><\/strong><\/a>\u00a0, esta suposici\u00f3n se rechaz\u00f3 pronto y la transferencia de calor en dos fases ahora es uno de los mecanismos de transferencia de calor de operaci\u00f3n normal tambi\u00e9n en los PWR.\u00a0Para los PWR en funcionamiento normal, hay un\u00a0<\/span>agua l\u00edquida comprimida<\/span><\/a>\u00a0dentro del n\u00facleo del reactor, bucles y generadores de vapor.\u00a0La presi\u00f3n se mantiene a aproximadamente\u00a0<\/span>16MPa<\/span><\/strong>\u00a0.\u00a0A esta presi\u00f3n, el agua hierve a aproximadamente\u00a0<\/span>350 \u00b0 C<\/span><\/strong>(662 \u00b0 F), que proporciona un margen de subenfriamiento (la diferencia entre la temperatura del presurizador y la temperatura de salida del refrigerante en el n\u00facleo del reactor) de 30 \u00b0 C.\u00a0Cabe destacar que este margen de subenfriamiento se refiere a la temperatura a granel, ya que la ebullici\u00f3n a granel est\u00e1 prohibida en cualquier caso.<\/span><\/p>\n

El margen de subenfriamiento es un par\u00e1metro de seguridad muy importante de los PWR, ya que debe excluirse la ebullici\u00f3n en masa en el n\u00facleo del reactor.\u00a0El dise\u00f1o b\u00e1sico del\u00a0\u00a0<\/span>reactor de agua a presi\u00f3n\u00a0<\/span><\/strong>\u00a0incluye el requisito de que el refrigerante (agua) en el sistema de refrigeraci\u00f3n del reactor no debe hervir.\u00a0Para lograr esto, el refrigerante en el sistema de refrigeraci\u00f3n del reactor se mantiene a una presi\u00f3n suficientemente alta que no se produce la ebullici\u00f3n a las temperaturas del refrigerante experimentadas mientras la planta est\u00e1 funcionando o en un transitorio analizado.<\/span><\/p>\n

Como se\u00a0<\/span>calcul\u00f3 en el ejemplo<\/span><\/a>\u00a0, la temperatura de la superficie T\u00a0<\/span>Zr, 1<\/span><\/sub>\u00a0= 325 \u00b0 C garantiza que ni siquiera se produce una ebullici\u00f3n subenfriada.\u00a0Tenga en cuenta que, la ebullici\u00f3n subenfriada requiere T\u00a0<\/span>Zr, 1<\/span><\/sub>\u00a0= T\u00a0<\/span>sat<\/span><\/sub>\u00a0.\u00a0Dado que las temperaturas de entrada del agua suelen ser de aproximadamente\u00a0<\/span>290 \u00b0 C<\/span><\/strong>\u00a0(554 \u00b0 F), es obvio que este ejemplo corresponde a la parte inferior del n\u00facleo.\u00a0A elevaciones m\u00e1s altas del n\u00facleo, la temperatura aparente puede alcanzar hasta 330 \u00b0 C.\u00a0La diferencia de temperatura de 29 \u00b0 C hace que se produzca la\u00a0<\/span>ebullici\u00f3n de la superficie subenfriada<\/span><\/strong>\u00a0(330 \u00b0 C + 29 \u00b0 C> 350 \u00b0 C).\u00a0Por otro lado, la\u00a0<\/span>ebullici\u00f3n nucleada<\/span><\/strong>en la superficie altera efectivamente la capa estancada y, por lo tanto, la ebullici\u00f3n de los nucleados aumenta significativamente la capacidad de una superficie para transferir\u00a0<\/span>energ\u00eda t\u00e9rmica<\/span><\/a>\u00a0al fluido a granel.\u00a0Como resultado, el coeficiente de transferencia de calor por convecci\u00f3n aumenta significativamente y, por lo tanto, a elevaciones m\u00e1s altas, la diferencia de temperatura (T\u00a0<\/span>Zr, 1<\/span><\/sub>\u00a0– T en\u00a0<\/span>masa<\/span><\/sub>\u00a0) disminuye significativamente.<\/span><\/p>\n

En el caso de los\u00a0<\/span>PWR<\/span><\/a>\u00a0, el problema cr\u00edtico de seguridad se denomina\u00a0<\/span>DNB<\/span><\/strong>\u00a0(\u00a0<\/span>desviaci\u00f3n de la ebullici\u00f3n de nucleados<\/span><\/strong>\u00a0), lo que provoca la formaci\u00f3n de una\u00a0<\/span>capa de vapor local<\/span><\/strong>\u00a0, lo que provoca una reducci\u00f3n dram\u00e1tica en la capacidad de transferencia de calor.\u00a0Este fen\u00f3meno ocurre en la regi\u00f3n subenfriada o de baja calidad.\u00a0El comportamiento de la crisis de ebullici\u00f3n depende de muchas condiciones de flujo (presi\u00f3n, temperatura, velocidad de flujo), pero la crisis de ebullici\u00f3n ocurre a flujos de calor relativamente altos y parece estar asociada con la nube de burbujas, adyacente a la superficie.\u00a0Estas burbujas o pel\u00edculas de vapor reducen la cantidad de agua entrante.\u00a0Dado que este fen\u00f3meno deteriora el coeficiente de transferencia de calor y el flujo de calor permanece, el calor se\u00a0<\/span>acumula<\/span><\/strong>en la barra de combustible causando\u00a0<\/span>un aumento dram\u00e1tico<\/span><\/strong>\u00a0del revestimiento y la\u00a0<\/span>temperatura del<\/span><\/strong>\u00a0combustible\u00a0.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Ebullici\u00f3n nucleada – ebullici\u00f3n de flujo<\/span><\/h2>\n

\"Flujo<\/a>En la\u00a0<\/span>ebullici\u00f3n de flujo<\/span><\/strong>\u00a0(o\u00a0<\/span>ebullici\u00f3n por convecci\u00f3n forzada<\/span><\/strong>\u00a0), el flujo de fluido se fuerza sobre una superficie por medios externos como una bomba, as\u00ed como por efectos de flotabilidad.\u00a0Por lo tanto, la ebullici\u00f3n del flujo siempre va acompa\u00f1ada de otros efectos de convecci\u00f3n.\u00a0Las condiciones dependen en gran medida de la geometr\u00eda, que puede involucrar flujo externo sobre placas y cilindros calentados o flujo interno (conducto).\u00a0En los reactores nucleares, la mayor\u00eda de los reg\u00edmenes de ebullici\u00f3n son solo ebullici\u00f3n por convecci\u00f3n forzada.\u00a0La ebullici\u00f3n de flujo tambi\u00e9n se clasifica como ebullici\u00f3n de flujo externo e interno dependiendo de si el fluido se ve obligado a fluir sobre una superficie calentada o dentro de un canal calentado.<\/span><\/p>\n

La ebullici\u00f3n de flujo interno es mucho m\u00e1s complicada en su naturaleza que la ebullici\u00f3n de flujo externo porque no hay una superficie libre para que escape el vapor y, por lo tanto, tanto el l\u00edquido como el vapor se ven obligados a fluir juntos.\u00a0El flujo de dos fases en un tubo exhibe diferentes reg\u00edmenes de ebullici\u00f3n de flujo, dependiendo de las cantidades relativas del l\u00edquido y las fases de vapor.\u00a0Por lo tanto, la ebullici\u00f3n por convecci\u00f3n forzada interna se conoce com\u00fanmente como\u00a0<\/span>flujo de dos fases<\/span><\/strong>\u00a0.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Correlaciones de ebullici\u00f3n nucleada – flujo de ebullici\u00f3n<\/span><\/h2>\n<\/div>\n<\/div>\n
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Correlaci\u00f3n de McAdams<\/span><\/h2>\n

En la ebullici\u00f3n de nucleato completamente desarrollada con refrigerante saturado, la temperatura de la pared est\u00e1 determinada por el flujo de calor local y la presi\u00f3n, y solo depende ligeramente del\u00a0<\/span>n\u00famero de Reynolds<\/span><\/a>\u00a0.\u00a0Para agua subenfriada a presiones absolutas entre 0.1 – 0.6 MPa, la\u00a0<\/span>correlaci\u00f3n de McAdams<\/span><\/strong>\u00a0proporciona:<\/span><\/p>\n

\"ebullici\u00f3n<\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Correlaci\u00f3n de Thom<\/span><\/h2>\n

La\u00a0<\/span>correlaci\u00f3n de Thom<\/span><\/strong>\u00a0es para el flujo de ebullici\u00f3n (subenfriado o saturado a presiones de hasta aproximadamente 20 MPa) en condiciones en las que la contribuci\u00f3n de ebullici\u00f3n nucleada predomina sobre la convecci\u00f3n forzada.\u00a0Esta correlaci\u00f3n es \u00fatil para una estimaci\u00f3n aproximada de la diferencia de temperatura esperada dado el flujo de calor:<\/span><\/p>\n

\"ebullici\u00f3n<\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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La correlaci\u00f3n de Chen<\/span><\/h2>\n

En 1963,\u00a0<\/span>Chen<\/span><\/strong>\u00a0propuso la primera correlaci\u00f3n de ebullici\u00f3n de flujo para la evaporaci\u00f3n en tubos verticales para lograr un uso generalizado.\u00a0<\/span>La correlaci\u00f3n de Chen<\/span><\/strong>\u00a0incluye tanto los\u00a0<\/span>coeficientes de transferencia de calor<\/span><\/a>\u00a0debido a la\u00a0<\/span>ebullici\u00f3n de nucleados<\/span><\/strong>\u00a0como los\u00a0<\/span>mecanismos convectivos forzados.<\/span><\/strong>.\u00a0Debe notarse que, a fracciones de vapor m\u00e1s altas, el coeficiente de transferencia de calor var\u00eda fuertemente con la velocidad de flujo.\u00a0La velocidad de flujo en un n\u00facleo puede ser muy alta y causar turbulencias muy altas.\u00a0Este mecanismo de transferencia de calor se ha denominado “evaporaci\u00f3n por convecci\u00f3n forzada”.\u00a0No se han establecido criterios adecuados para determinar la transici\u00f3n de la ebullici\u00f3n de nucleados a la vaporizaci\u00f3n por convecci\u00f3n forzada.\u00a0Sin embargo, Chen ha desarrollado una correlaci\u00f3n \u00fanica que es v\u00e1lida tanto para la ebullici\u00f3n nucleada como para la vaporizaci\u00f3n por convecci\u00f3n forzada para condiciones de ebullici\u00f3n saturada y se ha ampliado para incluir la ebullici\u00f3n subenfriada por otros.\u00a0Chen propuso una correlaci\u00f3n donde el coeficiente de transferencia de calor es la\u00a0<\/span>suma<\/span><\/strong>\u00a0de un\u00a0componente de\u00a0<\/span>convecci\u00f3n forzada<\/span><\/strong>\u00a0y un\u00a0<\/span>n\u00facleo de ebullici\u00f3n<\/span><\/strong>componente.\u00a0Cabe se\u00f1alar que la correlaci\u00f3n de ebullici\u00f3n de la agrupaci\u00f3n de nucleados de Forster y Zuber (1955) se utiliza para calcular el coeficiente de transferencia de calor de ebullici\u00f3n de nucleados, h\u00a0<\/span>FZ<\/span><\/sub>\u00a0y la correlaci\u00f3n de flujo turbulento de Dittus-Boelter (1930) se utiliza para calcular la fase l\u00edquida coeficiente de transferencia de calor por convecci\u00f3n, h\u00a0<\/span>l<\/span><\/sub>\u00a0.<\/span><\/p>\n

\"Correlaci\u00f3n<\/a><\/p>\n

El factor de supresi\u00f3n de ebullici\u00f3n nucleada, S, es la relaci\u00f3n entre el sobrecalentamiento efectivo y el sobrecalentamiento de la pared.\u00a0Representa la disminuci\u00f3n de la transferencia de calor de ebullici\u00f3n porque el recalentamiento efectivo a trav\u00e9s de la capa l\u00edmite es menor que el recalentamiento basado en la temperatura de la pared.\u00a0El multiplicador de dos fases, F, es una funci\u00f3n del par\u00e1metro de Martinelli \u03c7\u00a0<\/span>tt<\/span><\/sub>\u00a0.<\/span><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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……………………………………………………………………………………………………………………………….<\/p>\n

Este art\u00edculo se basa en la traducci\u00f3n autom\u00e1tica del art\u00edculo original en ingl\u00e9s. Para m\u00e1s informaci\u00f3n vea el art\u00edculo en ingl\u00e9s. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducci\u00f3n, env\u00edela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducci\u00f3n en l\u00ednea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducci\u00f3n lo antes posible. Gracias.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

En la ebullici\u00f3n subenfriada, la temperatura de la mayor\u00eda del l\u00edquido est\u00e1 por debajo de la temperatura de saturaci\u00f3n y las burbujas formadas en la superficie pueden condensarse en el l\u00edquido.\u00a0Ingenieria termal Ebullici\u00f3n subenfriada En\u00a0ebullici\u00f3n subenfriada\u00a0, la temperatura de la mayor\u00eda del l\u00edquido est\u00e1 por debajo de la temperatura de saturaci\u00f3n y las burbujas formadas … Leer m\u00e1s<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":[],"categories":[16],"tags":[],"yoast_head":"\n\u00bfQu\u00e9 es la ebullici\u00f3n subenfriada? 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