Studies of the critical heat-flux for some binary mixtures and their components

Authors


Abstract

A pool boiler and a forced convection loop used for studying critical heat fluxes in binary mixtures are described. The geometry of the test element is shown to be an important variable in pool boiling experiments, affecting both absolute flux values and the variation with composition. Data given for AC and DC power supplies show that the critical heat flux is relatively unaffected by the power supply source.

Empirical equations of the form (Q/A) c = const. Va ΔTbsub are given for benzene, toluene and acetone, which correlate the forced convection subcooled data with average deviations of 3.1%, 5.0% and 5.1% respectively.

Forced convection subcooled data are given for the systems benzene-toluene and acetone-toluene showing the effect of composition on critical heat flux.

It is concluded that, at forced convection subcooled conditions in certain concentration ranges, binary mixtures may exhibit critical heat fluxes which are higher than for either of the pure components. In this respect loop experiments are analogous to pool boiling ones. However, extrapolation from pool boiling experiments to loop conditions does not appear to be feasible under the present test conditions.

Abstract

Le taux critique d'apport de chaleur à des solutions binaires fut étudié dans des conditions de liquide stationnaire et de convection forcée. Cette étude a démontré que la géométric de l'élément chauffant est une variable importante dans le cas d'un liquide stationnaire, ayant une influence aussi bien sur le taux d'apport de chaleur que sur sa variation en fonction de la composition du liquide. Cependant, il semble que le taux critique d'apport de chaleur soit indépendant du fait que le chauffage s'effectue au moyen de courant électrique continu ou alternatif.

Des équations empiriques du type (Q/A), = const. Va ΔTbsub peuvent ětre appliquées au cas de convection forcée, des déviations moyennes de 3.1%, 5.0% et 5.1% ayant été observées pour le benzène, le toluène et l'acétone respectivement. On a démontré que la longueur de l'élément chauffant est sans influence sur le taux critique d'apport de chaleur sous les conditions d'essai. On a aussi étudié l'influence de la composition du liquide par des essais avec les mélanges benzène-toluène et acétone-toluène dans des conditions de convection forcée.

On conclut que sous des conditions de convection forcée et dans certaines gammes de concentration, les mélanges binaires exhibent quelquefois un taux critique d'apport de chaleur supérieur à celui des constituants purs. Sous ce rapport, les essais en convection forcée sont en accord avec ceux affectués sur liquide stationnaire. Cependant, il ne semble pas possible d'utiliser les renseignements obtenus avec un liquide stationnaire pour le cas de convection forcée.

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