Нестационарный теплообмен - Кошкин В.К.
Скачать (прямая ссылка):
Такие режимные параметры, как массовая скорость, давление и температура стенки, существенно влияют на параметры дисперсного потока, в частности, на тепловой поток от стенки,
Таблица 7.4
Диапазоны изменения характеристик дисперсного потока
Параметр Значение
минимальное максимальное
Тепловой поток от стенки q„, в квт/м2 3 310
Доля теплового потока на перегрев пара qnjqw 0 0,9
Скорость в м/с:
пара ип 0,025 58,8
жидкости иж 0,059 44,4
Ускорение в м/с2:
пара undun/dz 0,02 4,75-103
жидкости иждиж/дг 0,0036 2,3-103
Скольжение фаз ип — иж в м/с -3 14
Массовое паросодержание:
истинное х 0,01 0,977
равновесное хр 0,01 2,71
Объемное паросодержание (р 0,04 0,9996
Средний диаметр капель б в м 6,27-10~5 5,02-10~3
Перегрев пара Tn — Ts в К 0 250
Относительный периметр капель v*M[vw 3,62 ¦ 10~3 24,0
Объемная концентрация капель п в 1/м3 .... 1,76-Ю7 5,49* 1010
Градиент давления dpjdz в н/м3 20-105 3-108
Отношение плотностей фаз Рп/Рж 0,00263 0,173
Число Рейнольдса для капли Re^ 46 3600
Температурный фактор Tw/Tn 1,87 8,2
Параметр X 2,8-10“3 1,3
Безразмерный температурный напор 0* .... 0,9 6,0
Число Рейнольдса для пара Ren 4,0-103 3-105
Число Нуссельта для пара Nun 18,0 1000
Таблица 7.3 Максимальные погрешности измерений и обработки опытных данных
Критерии Ъ в %
Nun Ren X 0* Tw! тп —26 —25 —4,5 — 10,4 -13,8 +20,4 +25,7 + 10,4 +9,5 + 17,5
234
Рис. 7.25. Изменение характеристик дисперсного потока по длине трубы диаметром 12 мм при подъемном движении:
1 ~ q W’ 2 — X; 3 -- 6; 4 — тп~ Тs; 5 — «п-вж; * - V?» *• 7 “ d^dz (𠦻 2 бара; со = 128 кг/м2с; « 900 К)
Рис. 7.26. Изменение характеристик дисперсного потока по длине трубы диаметром 57 мм при опускном движении:
1 - Qw; 2 - X; 3 - (Uu- иж): 4 - б; 5 - (Тп-Г$)
(р = 1,5 бара; со = 90 кг/м?с; Г„,~ 900 К)
233
гидродинамику, термическую неравновесность и их изменение по длине трубы. Скольжение фаз и термическая неравновесность изменяются в широких пределах: —3< (ип—ит) < 14 м/с, а перегрев пара достигает Тп—rs=250°K при одновременном существовании в потоке жидких капель. Существенная термическая неравновесность также обнаружена в работе [107] при измерении Тп.
Наиболее важной величиной, характеризующей дисперсный режим, является истинное массовое паросодержание я. Объемное паросодержание ф мало изменяется в широком диапазоне изменения я, например при я = 0,2 -f- 0,98 ср = 0,950 ™ 0,999.
Хр
X
1А
/ 1 1
100 Ш 600 дООТщК 7 а)
6)
9 р,бар 0 Z00 400 w,кг/м с
6)
Рис 7 27 Влияние режимных параметров на термическую неравновесность дисперсного потока при пленочном кипении в трубе диаметром 12 мм при подъеме
а — температуры стенки (od = 254 кг/м2с, р = _1.7 бара, zjd = 71), б — дав
в — массовой скорости
Этот вывод, по мнению авторов, важен для практики измерения параметров дисперсного потока.
В исследованных условиях средний диаметр капель изменяется по длине трубы, главным образом, вследствие дробления капель. Уменьшение размеров капель за счет испарения составляет несколько процентов от их начального размера, что особенно четко видно при опускном движении в трубе диаметром 57 мм, где скольжения фаз малы и условия дробления капель не достигаются.
Результаты экспериментального исследования подтвердили выводы теоретического расчета о невлиянии недогрева на теплообмен в исследованном диапазоне изменения режимных параметров.
Исследование влияния ориентации потока в гравитационном поле на теплообмен в дисперсном потоке показало, чго для опускного движения при прочих равных условиях характерны меньшие скольжения, меньшие тепловые потоки на испарение
и, следовательно, меньшие расходные паросодержания и тепловые потоки от стенки по сравнению с подъемным движением.
236
Предварительный распыл жидкости на ^сде в трубу увеличивает тепловой поток от стенки только в начале трубы и лишь при опускном движении. Это объясняется тем, что при опускном движении без предварительного распыла вследствие малых скольжений фаз на начальных участках трубы имеет место слаборазвитый дисперсный режим. При подъемном движении предварительный распыл не влияет на теплообмен.
Граница перекоса стержневого режима в дисперсный зависит от недогрева жидкости, массовой скорости и температурного напора. При температуре жидкости, близкой к температуре насыщения, и массовых скоростях w = 600 кг/м2-с во всем исследованном диапазоне изменения температур стенки по всей длине трубы существовал дисперсный режим. Для обобщения опытных данных по границе перехода необходимы специальные дальнейшие исследования.
Обобщение опытных данных проведено в соответствии с выводами теоретического расчета на базе функциональной зависимости (7 125). Обработка опытных данных в координатах уравнения (7.125) не дает видимых расслоений опытных точек по таким параметрам, как Х1Ъ jin, рп, б/d (входящих в общие выражения для аэродинамической Fu и реактивной FT сил и неучтенных в выражениях (7.123) и (7.124), а так же по w, Я, Ти, х, ф, п и другим параметрам, что неизбежно при обобщении опытных данных на основе гомогенной моде,ли. Это обстоятельство убедительно подчеркивает перспективность использования замкнутой системы одномерных уравнений двухфазного потока для обобщения опытных данных при пленочном кипении.
