Нестационарный теплообмен - Кошкин В.К.
Скачать (прямая ссылка):
стенки Tw и теплового потока qw меньше, чем в режимах при полном набросе (qv\ = 0) или полном сбросе (qv2 = 0) нагрузки, и зависит от соотношения между qv\ и qV2.
Обработку опытных данных при частичном изменении тепловой нагрузки производили так же, как и при полном изменении 8* 115
тепловой нагрузки, однако в качестве характерного температурного напора в критерии Кт вводили абсолютную величину разности конечного и начального температурного напоров
\(Т„ — Ть)2- (Tw — Tb)x\.
На рис. 4.21 результаты такой обработки сравниваются с зависимостями, ранее полученными для набросов с qv\ = 0 и
сбросов с qv2 = 0. Для данных экспериментов, проведенных в узком диапазоне чисел Re, его влияние можно не учитывать, сравнение производили по критерию
К* - дТ* у А/'о = —— X
дх
Х d\{Tw-T^2-(Tw-Tb)x \ ’ .
(4.32')
частным случаем которого является критерий Ктоу определяемый по формуле (4.32). Представленные на рис. 4.21 зависимости
К = 1 + ^2,12-1,12-12-) X
X [ехр (0,0191/Сго — —0,000248/Сго)— 1]
для Кто =0-7-30 и = 1 -г-
Ть
-г- 1,4 И
К= 1 + (1,08-^-—0,62) [ехр (0,0201/(го + 0,000352/Сго)— l]
т,
для Кто — —30 -f- 0; —— = 1 ч- 1,5 получены экспериментально
Ть
при полных набросах и сбросах нагрузки для тех же диапазог нов по Re и давлению. На рис. 4.21 данные экспериментов нанесены с поправкой на температурный фактор, который находят по приведенным зависимостям.
Совпадение обработки опытных данных при частичных набросах и сбросах тепловой нагрузки по критерию Кто и полных по критерию Кто показывает, что при турбулентном течении теплоотдача зависит не от закона изменения температур-
11G
Рис. 4.20. Зависимость температуры стенки Tw, температуры потока на выходе Т ь (О) и К от времени при частичных набросе (qv =? 0) и сбросе (Я v2 ^ ^ тепловой нагрузки в трубе с б = 0,22 мм (обозначения точек см. рис. 4.11)
ного граничного условия Tw во времени, а от первой его производной, которая входит в выражение Кто и AYo , так же как и в выражение Кщ и Ктя . Это объясняется коротким для турбулентных потоков временем влияния предыстории изменения Tw на коэффициент теплоотдачи. В течение этого времени реально осуществимые на практике законы изменения Тю могут быть с достаточной точностью аппроксимированы линейными.
Рис. 4.21. Зависимость К от К т$ для частичных скачкообразных набросов и сбросов тепловой нагрузки в трубе с 6 = 0,22 мм:
1 — ехр(0,01913 0,000248 К*%) -1; 2 - ехр(0,02015 K*Q-
(обозначения точек см. рис. 4.11)
- 0,000352 K*jj)
Критерий Кто можно рассматривать как частный случай критерия Кто, a Krg как частный слуиай
—i/^
Ь—Ть)\ I V CP$G
(4.340
дъ {?w |/ CpgG
Проведенные эксперименты подтверждают возможность расчета нестационарного теплообмена при различных соотношениях тепловых потоков в начальном и конечном стационарных режимах по ранее полученным соотношениям для полных набросов и сбросов с использованием критерия Krg , определенного по формуле (4.34).
Это положение подтверждено экспериментами при плавном увеличении нагрузки и qvi ~ 0 и плавном уменьшении нагрузки и qv2 ~ 0. Падение напряжения на экспериментальной трубке до максимального увеличивалось примерно линейно за 2—5 с, закон уменьшения напряжения также близок к линейному. Основные параметры в этих опытах изменялись в следующих пределах: до наброса нагрузки Rei = 1,6* 104 -f- 2,42-105
(l,9-f-25,l)* 105 Н/м2 , после наброса нагрузки 2,4- 105; (=1,16 =- 1,54.
117
= 1:
Tw
Tb /1 Re2 = 0,95 •
P.=
104
На рис. 4.22 показан характер изменения температуры стенки, температуры потока на выходе, падения напряжения на экспериментальном участке и коэффициента К от времени при
1 Z 5 * f 6 7 б 9 т,с
Кривая 1 г 3 Ч 5 6 7
Точка о X д а * 0
z/d 17у1 44 71 98 126 152 179
Рис. 4.22. Зависимость температуры стенки Тw, температуры потока на выходе Т ь (8), падения напряжения на экспериментальном участке U (9) и коэффициента К от времени при плавных увеличении и уменьшении тепловой нагрузки в трубе с б = 0,22 мм (К > 1 относятся к набросу нагрузки, К < 1—к сбросу нагрузки). В таблице даны условные обозначения
плавных уменьшении [Rei = 1,54* 105; Re2 == 2,39-105;
ТЬ /I
= 1,48; ( = 1] и увеличении [Rei = 1,06-105; Re2 = 7,3* 104;
\ ТЬ / 2 Т \ ( т
—г~) = 1; ——) =1,22] тепловой нагрузки. Скорость изме-
ТЬ /1 \ТЬ 2
118
нения температуры стенки меньше, чем при резких набР°"
дх
сах и сбросах, При плавном изменении тепловыделения в
начальный момент процесса = 0 , поэтому с увеличен^ем
дх
тепловыделения для т = 0 и К = 1, затем К увеличивается пока
увеличивается и уменьшается, когда —^ начинает ум^нь"
дх дх
/Г-/ с Й
и 1! о о • о • • / • ^
т 7 о 8.° г °о * *** О J f »v* • • *• • * *
-г 0 -и г -к г -<5 1 f 0 • • .«до 2 .*»• •* * •°о# • —<=
* о от X *х° о х • •• К П1 i t г ь г 1б
X О X х X К^Х X * *о 0*i Н X X * к X # * X* Хх X *х • -П 7
xjx X* ^ Xх X • г*- X • X ••• * Т 5.
н X И Xх 1 -0,97
Рис. 4.23. Зависимость К от Krg для плавных набросов и сбросов тех*' ловой нагрузки в трубе с б = 0,22 мм:
1 - ехр(1,06-104 кTg) — 1; 2 — ехр (A Krg) — 1; х - Re = 7 • 103 -*• 2 • IO4; * ^ Re = 3 • 104 6 • 104; • — Re = 6 • 104 -r 1,2 • 10s; О — Re = 1,5 • 105 ~ 2,4 • 105
