Нестационарный теплообмен - Кошкин В.К.
Скачать (прямая ссылка):
При снижении заброса расхода (см. рис. 4.32) он достигал максимального значения через 0,4—0,8 с после открытия клапана, а затем до конца нестационарного процесса расход практически оставался постоянным. При плавном изменении расхода (см. рис. 4.33) он увеличивается в течение 5—10 с.
Проводя эксперименты по сбросу расхода, резко (рис. 4.34), резко без забросов и плавно уменьшали расход при постоянном тепловыделении. Сбросы расхода осуществляли после установления стационарного расхода при открытом клапане. При резком сбросе после закрытия клапана сначала расход падал (за 0,1—0,2 с), а потом сравнительно медленно (5—6 с) возрастал. Температура стенки некоторое время почти не менялась, причем тем дольше, чем больше z/d. Затем Тго возрастала с убывающим темпом, асимптотически приближаясь к стационарному значению, соответствующему установившемуся уменьшенному расходу G2. Время стабилизации температуры стенки заметно больше, чем при набросе расхода для тех же режимов.
9* 13!
Исследованные законы изменения G(т) и соответствующие значения К сопоставлены на рис. 4.35. С увеличением расхода по закону 1 G(x) быстро возрастает, проходит максимум, а
затем весь практически исследуемый период времени уменьшается до стационарного значения G2 > G\.
Так как температура стенки снижалась, то оба Г dG ^
граничных условия ------<
I дх
< 0 (от —0,024 кг/с2 до 0) и 4^ < 0 (от
дх
—250 К/с до 0)] уменьшали теплоотдачу по сравнению с квазистацио-нарной, что приводило к изменению К от 0,6 до 1.
При плавном изменении расхода (законы 2 и
3) —- > 0 (от
дх
0,004 кг/с2 до 0), что увеличивало теплоотдачу, а
г)Т
—— < 0 (от —70 град/с
дх
до 0) действовало в сторону уменьшения К. Вли-
dTw *
яние —— преобладало, дх
поэтому К изменялось в пределах от 0,8 до 1.
С уменьшением расхода от G\ до G2 < G1 температура стенки возрастала, увеличивая К. При резком сбросе расхода (закон 4) он быстро уменьшался, проходил минимум и затем основное время плавно возрастал. Поэтому воздействии
0 1 2 J 6) 4 5 6 ху с
Точка о X Д ? * \ 0
z/d 16,7 4 4,5 72,3 100,5 137,5 156 184
Рис. 4.31. Изменение температуры стенки Tw (а) и потока на выходе Т&(#), давления на входе р' и на выходе р", расходе газа G и коэффициенте К (б) для различных z/d в зависимости от времени при набросе расхода [б = 0,3 мм; Rei =
¦5,8-Ю4: Re2 = 19,7* 104
=(?).
-^rj2= 1-24; рх = 5,35- 105Н/м2; р2 =
- 14,31 • 105 Н/м2]. В таблице даны условные обозначения
dG
дх
дх
вие —;— > 0 (от 0,007 кг/с2 до 0) и
совпадало, что обеспечило изменение К от 1,8 до 1.
132
> 0 (от 150 К/с до 0)
В режимах с плавным уменьшением G(т) (законы 5 и 6)
< О (от — 0,005 кг/с2 до 0), а > 0 (от 75 К/с до 0), дх дх
о о J 2 s Cl О
8 i о 1 U» j i f : { i ° * > A E A & с
* >
' 0 / ^ J * f 6 Т} С
6)
Точка о X A ? x 0
z/d 17,6 71,0 98 125 179
Рис. 4.32. Изменение температуры стенки Тю (а) и потока на выходе Т ъ (®), давления на входе р' и выходе р", расхода G и коэффициента К (б) для различных z/d в зависимости от времени при набросе расхода [б = 0,22 мм; Rei = 4,95 X
X 104; Re2 = 15,6-Ю4; (^j{ = >.51; = Ь27; р\ =
= 4,5- 105 Н/м2; р 2= 12,3-105 Н/м2]. В таблице даны условные обозначения
т. е. оба параметра действовали в разные стороны, но влияние преобладало (К менялось от 1,2 до 1).
дх
Результаты этих опытов свидетельствуют о том, что при увеличении расхода в решающей для теплообмена пристеночной области турбулентная теплопроводность Ят, а следовательно, и
133
уровень турбулентности выше квазистационарных значений, хотя в ядре они ниже, а при уменьшении расхода наблюдается обратная картина. Это хорошо согласуется с данными, приведенными в гл. 2.
Для получения обобщающих зависимостей опытные данные обрабатывали в виде К = f(Kr, Kg), где критерий Кт определя-
о А ДО° X 0 Д X *.о 1 • • • 1 ь 1
пх х> х ? 0 0 < х х х j 0 1 д < о ( 0 0 k Д ‘ <* X 0 а 0 с <
0 2 ? 6 8 10 хх
Ю
Рис. 4.33. Изменение температуры стенки Tw (а) и потока на выходе Тъ для различных zjd, давления на входе р' и выходе р'\ расхода G и коэффициента К (б) для различных zjd в зависимости от времени при набросе расхода [6 =
= 0,22 мм; Rei = 5-104; Re2 = 21,4 • 104, (jr)^ 1.50; (jr)2 =
p{ — 3,03-105 Н/м2; p2 = 9,32 • 105 Н/м2, обозначения см. рис. 4.32]
ли по формуле (4.31), а критерий Kg — но формуле (1.46). В качестве масштаба изменения температур в критерии Кт брали текущее значение температурного напора (Tw — Ть). Масштаб изменения расхода в критерии Kg определяли текущим значением расхода G; а и v находили по температуре и давлению потока.
Опытные данные обобщали отсортировкой точек с близкими значениями Кт. По ним строили зависимости К = f(Kc), отне-
134
сенные к среднему значению Кт в данном диапазоне его изменения. По кривым при Kg = const получили семейства кривых К = f(Kr). Эти данные для двух рабочих участков (6 = 0,30 и
А X*
* оо X X а ХА
ОП 1 i (¦ *
о X ° о, ? *• О 11 * • о 5 S
< о —о ¦ О
°л а
*
Ю
10
8
б
?
г
7 с
Рис. 4.34. Изменение Тю, Т ь рр", G и К при сбросе рас-
