Нестационарный теплообмен - Кошкин В.К.
Скачать (прямая ссылка):
Исключение представляют работы [107 и 133], в которых экспериментальное исследование теплоотдачи сопровождалось визуальными наблюдениями, позволяющими установить связь концентрации и размеров жидких капель с режимными параметрами. Эти работы проведены при пленочном кипении жидкого насыщенного азота в условиях стационарного охлаждения вертикальных труб при подъемном движении. Обобщающие критериальные зависимости не приведены.
Перечень экспериментальных работ, посвященных исследованию дисперсного режима пленочного кипения в трубах, условия проведения экспериментов и обобщающие эмпирические расчетные формулы представлены в табл. 7.1 и 7.2. Анализ результатов этих работ позволяет сделать следующие выводы:
1. В исследованных диапазонах изменения режимных параметров на входе в трубу всегда имеется стержневой или снарядный режимы пленочного кипения, которые ниже по потоку переходят в дисперсный. Границы перехода зависят от массовой скорости и тепловой нагрузки (температурного напора), но расчетных данных нет.
2. Для дисперсного режима пленочного кипения характерна существенная термическая неравновесность, которая зависит от массовой скорости и тепловой нагрузки (температурного напора) и изменяется по длине трубы. Истинное массовое паросодержание отличается от равновесного xv на 300%.
15* 227
(7.127)
§ 7.7. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИСПЕРСНОГО РЕЖИМА
Диапазон изменения параметров в экспериментальных исследованиях
Таблица 7.1
о
С/5 1 о
Авторы Рабочее Ориента- d в мм L р О С п 1 а ?-4 В О О Примечание
тело ция d р 1 CQ
потока к 1 1 S. 43 к 1 1 „О rf
с О С* ! а 1 о CQ II а, *
Кор и др. [99] Водород Вверх 4,26 0,16-0,73 20- -38 0,8- -19,3 0,05 -27 0,01-0,9
Уолтерс [167, 168] Водород Горизон- тально 6,2 24 0,12-0,17 23- -64 0,7- 1,7 0,4- -1,2 0,04—0,08
Хендрикс и др. Водород Вверх 7,9 38 0,16 —0,39 16- -103 0,7- -16,4 1--| 6,2 0,004 -0,8
[114, 115] 4,7
Эллерброк и др. Водород Вверх — 0,12—0,25 1,2 — 12 0,7- 16,4 —
[106] 4,76
Чи [931 Водород Горизон- тально 139 0,08 1,1 —5,6 0,3- 7,5 0,6- -2,0 Нестационарное охлаждение
Льюис и др. [135] Водород — 14,1 — — 0,68 -2,19 - 0,09—1
Азот — 14,1 — — 0,47- -1,55 0,05-0,98
Лаверти, Розенау [133] Гухман и др. [17] Азот Вверх 8,1 150 0,03 1,4- -4,5 0,9- -3 0,6 -3 0,3—1
Азот Горизон- тально 1,1; 2,3; 3,4; 21 До 2800 0,03—0,12 0,8- 1,6 _ До 1 Нестационарное охлаждение
Кислород Горизон- тально 10; 20 43; 46 —¦ 0,02-0,08 0,8- 1,6 До 1
Даугалл—Розенау Фреон- Вверх 10,4 37 0,029—0,047 6,1- -10,3 1,1- -1,9 0,38- -0,67 0,004—0,08 Жидкость
[105] 113 4,6 0,029-0,34 недогрета
84 1,9 -2,3 0,7- -2,4 1,0- -1,9 0,02—0,05
Шмидт [150] Вода — 5; 8 — 0,88 -0,98 - - —
Свенсон [161] Вода 10,4 0,81—0,93 3,1- -4,5 0,4- -0,73
=s
I
o a.
qa e- я я
QJ X SI
5 « II I
о * « 1
^ Л
CO
00
— о
I I
CO CO
o>
!
i О
V/
о о
I I
CQ
та та
4
О о DQ DQ
—• oo —
Л о А
ююю - -О о о -
LO
I
см
CQ
о
DQ
«нС
о 5 о
сч ю
а ,—, л Ч bd 00, г-
с S О ^ с « <V
Мир< Поле 1 К из X та X
3. Во всех экспериментальных работах, за исключением [107 и 133], опытные данные обобщены на основе рассмотрения эквивалентной гомогенной модели дисперсного потока. Реальный двухфазный дисперсный поток заменяется гомогенным однофазным потоком, а вклад каждой фазы учитывается различными приемами по равновесному паросодержанию. При этом, как уже отмечалось в § 7.1, не учитываются: а) действительные процессы передачи тепла от стенки к пару и от пара к жидкости; б) скольжение фаз и термическая неравновесность; в) возможность существования различных режимов пленочного кипения, особенно если хр изменяется в широких диапазонах. Поэтому такой метод позволяет при удачном подборе соответствующих корреляций обобщить данные только для конкретных условий проведенного эксперимента. Переносить эти данные на другие условия опыта даже при соблюдении ’равенства критериев подобия в этих формулах нельзя.
Авторами проведены расчеты сопряженных задач «стенка — дисперсный поток» для нестационарного охлаждения трубопроводов различными криогенными жидкостями с использованием эмпирических зависимостей, предложенных Хендриксом [114, 115], Джиарратано [109] и Миропольским [52]. Сопоставление результатов расчетов, выполненных на ЭВМ, с опытными данными показало, что расхождение в среднем составляет 200—300%, а в отдельных случаях значительно больше. Поэтому крайне рискованно использовать имеющиеся эмпирические рекомендации (табл. 7.2) даже для оценочных инженерных расчетов.
Перечисленные экспериментальные работы не дают ответа на ряд принципиальных вопросов, касающихся влияния на теплообмен, гидродинамику и параметры дисперсного потока таких факторов, как: а) давление, недогрев жидкости и массовая скорость в широком диапазоне ее изменения; б) ориентация потока в гравитационном поле; в) способ подвода тепла,
229
Эмпирические формулы
Таблица 7.2
Авторы
Формула
Источник использования для обобщения опытных данных
