Нестационарный теплообмен - Кошкин В.К.
Скачать (прямая ссылка):
на автомодельной относительно 0 или Tw — Ts. В неавтомодель-иой области (0 > 0i) тепловой поток на испарение соизмерим или больше теплового потока в жидкость.
Анализируя результаты расчета, представленные на рис. 7.3 п 7.4, можно сделать следующие выводы о механизме процесса теплообмена в стержневом режиме:
1. Тепловой поток в автомодельной области пропорционален подогреву жидкости. Это объясняется тем, что в этой области *1,г ~ <7>к, а тепловой поток в жидкую струю при фиксированном Кеж пропорционален Ts — Тж, т. е. недогреву.
Рис. 7.3. Зависимость безразмерного теплового потока от температурного напора при различных значениях недогревг жидкости (RejKO = 4-105; р — 6 бар; z/d = 40)
191
2. Тепловой поток в автомодельной области пропорционален скорости жидкости, так как с увеличением скорости увеличивается турбулентная теплопроводность жидкой струи.
3. Тепловой поток в автомодельной области уменьшается по длине трубы вследствие уменьшения градиента температуры в жидкой струе и, по-видимому, перестройки ее турбулентной структуры.
4. В автомодельной области тепловой поток не зависит от давления и температуры стенки, так как qw ~ qm, а тепловой поток qm при заданных Rem и Ts не зависит от Tw и р.
5. В неавтомодельной области тепловой поток qw возрастает с увеличением давления и температуры стенки. С ростом температурного напора Tw — Ts и давления увеличивается расход пара в пленке и, следовательно, тепловой поток на испарение qK и суммарный тепловой поток.
Таким образом, выполнив качественный теоретический анализ, удалось выяснить, какие параметры и как влияют на теплообмен в этом режиме, уточнить задачи экспериментального исследования и наметить наиболее рациональные пути обобщения опытных данных.
В задачи экспериментального исследования стержневого режима пленочного кипения входит получение эмпирических зависимостей для тепловых потоков qw и qm, которые вместе с измеренными величинами G0(0, т) и Tw(z, т) позволяют замкнуть исходную систему уравнений (7.41) — (7.50).
В автомодельной области стержневого режима эмпирическую зависимость для теплового потока qm = qw следует находить в виде
St)K=--------q* = №еж, Ргж, zjd). (7.60)
S ‘ ж)
Справедливость ее для теплового потока в жидкую струю должна быть проверена в общем случае и в неавтомодельной области.
В неавтомодельной области эмпирическая зависимость усложнится
St* /(Кеж, Ргж, Ргп, zfd) 0, Рп/Рж» М'п/М'ж)*
Однако если зависимость (7.60) окажется справедливой и в неавтомодельной области и будут экспериментально подтверждены допущения о величинах скольжения s = 1 и перегреве пара т] = 0, то, используя развитую расчетную схему, экспериментальные данные в неавтомодельной области можно обобщить в более простом виде ,
S1- = т;-----Тт—тт=/(Re- Рг- TJTs)’ <7 •62>
Рп^пСр п (Tw — Ts)
где
РпЦп2 (Rw /?ж)
М'П
192
Стержневой режим в горизонтальной трубе теоретически и экспериментально рассмотрен Крюгером и Розенау [132]. Они исследовали теплоотдачу в расслоенном режиме при стационарном охлаждении горизонтальной трубы насыщенным фреоном-113.
* В задачу теоретического расчета входило определение теплоотдачи к двухфазному потоку по периметру и длине трубы. Результаты расчета использовали как граничное условие в уравнении теплопроводности для трубы. Из решения этого уравнения методом последовательных приближений находили распределение температуры стенки по периметру и длине трубы, которое сопоставляли с данными эксперимента.
Расчетная схема принятой модели потока показана на рис. 7.5. Основная часть пара сосредоточена в верхней части трубы, а в нижней части — жидкая фаза, отделенная от стенки тонким слоем паровой пленки. Для замыкания исходной системы одномерных уравнений двухфазного потока (§ 7.2) рассмотрена упрощенная модель процесса. Эти упрощения сведены к следующим допущениям [132]:
1. Рассматривается насыщенная жидкость, Тж = Ts и qm = 0.
2. В уравнениях движения жидкости и пара не учитывается трение на стенке и границе раздела фаз, принято gz = 0.
3. Осевой расход пара в нижней части трубы не учитывается.
4. Изменение осевого расхода жидкости по длине трубы не учитывается.
5. Процесс стационарный при граничном условии qw = = const.
6. Течение пара в верхней части трубы направлено вдоль оси и является турбулентным. В нижней части трубы течение пара направлено вдоль стенки только в плоскости, перпендикулярной к оси трубы, и является ламинарным.
7. Распределение температуры в пленке пара в нижней части трубы линейное.
При этих допущениях одномерные уравнения (7.3) — (7.15) примут следующий вид:
1. Уравнение баланса расхода жидкости
Ож = Ожо = ржИж(1-ф)^1- (7-63)
4
13 Заказ 802 193
Рис, 7.5. Расчетная схема расслоенного потока в стержневом режиме
2. Уравнение баланса расхода пара
4
3. Уравнение неразрывности для пара
Gn = РпыпФ —-7—• (7.64)
дг г
4. Уравнение движения жидкости
dGn =J^qK' (7.65)
Рж«ж =------------¦ (7 •66)
дг дг
5. Уравнение движения пара
Рп (7.67)
дг дг
6. Уравнение энергии пара
Gn - J2- + О'п —»п s) = к. (7.68)
