Нестационарный теплообмен - Кошкин В.К.
Скачать (прямая ссылка):
Во всем исследованном диапазоне изменения определяющих критериев получено, что при прочих равных условиях Nun ~ Re°*8 , причем показатель степени 0,8 определен при статистической обработке большого числа опытных точек. Анализ результатов, представленных на рис. 7.28 и 7.29, показывает, что в дисперсном режиме существуют две характерные области параметра X. При X = X/XTV ^ 1 влияние фактора X велико, qw существенно больше теплового потока к однофазному пару, а температурный фактор практически не играет роли. При X < 1 вклад испаряющихся капель в теплоотдачу невелик, обнаруживается влияние температурного фактора (рис. 7.30) и при х->1 (Х->-0) условия теплоотдачи прибли-
0 0,4 0,8 и 15 г,О 2,4 Хр
Рис 7 28 Связь между равновесным и неравновесным массовым паросодер-жанием по длине трубы (w = 95 кг/м2с, р = 12 бар,
Тю = 925 К)
1 — равновесный процесс 2 - неравно весный процесс
237
Nun
Ло°с ?r, °
Ш Г°о°<?'Л
т ^Х*й §1 ro§°ccJt artrJ
о о о 1 0 1 о 1 ° !°°1 ( оо \ с>о<? 8о о f | i
(}06
0,04
CM
9,07
0,004 0,006(10080,07 0,02 Xep0,04 0,06 0,08 0,7 0,2 X
Рис. 7.29. Влияние параметра X на теплоотдачу при 0* = 2,6 -f- 3,8
Nu3
Nun
10 X о ATT 3 о l о О
0 > "2 ь
as
lg
0,6
W
0,2
Nu
0,0Z3(U0,75X b*)R6%вРг°Л -0,5SLg Tw/T„
•• • • • et
• • • • • ( . f
• • • • • • • « о о •
•о о °v U""* 1 • • о •• Л, ° • #d
J 4 5 а) 6 I*L 0 Тп 0,2 4'Л 6) 0,6 0,6 X
Точка • X О V А о
в* 3,87 2,13 2,87 1,83 3,13 2,37
Рис. 7.30. Влияние температурного фактора на теплоотдачу: а — Х>хгр; б — X < Jrp: 1 — d = 12 мм (•); 2 — d = 57 мм (О). В таблице
даны условные обозначения
238
Nun
ЛеУРгГ
Рис. 7.31. Влияние параметров X, 0*, s на теплоотдачу:
, 12 мм; 5 > 1; о — опускное, d = 12 мм,
• — движение подъемное, d = iz мм; s i; о — опускное, а = vi мм, 5 > 1; ? — подъемное; d = 8,2 мм; 5 > 1 [107]; А — опускное, d = 57 мм,
= 19 МЛУГ С 1- У — «пиг-1/илр d = 12 ММ,
/ 1 , U-I - ^ * L*V'J> *—1 vii; v*wivv
> 1; V — подъемное, d = 12 mm, s > 1; X — опускное, s < 1; + — опускное, d = 57 мм, s < 1
жаются к условиям однофазного пара. Для Хтр получено эмпирическое уравнение
Хгр = 5 • 1(Г3е*(1 + th М) + 4,5• 10“3е°-75(1 — th М). (7.128)
Рис. 7.32. Сопоставление экспериментальных значений Nu с расчетными по формуле (7.130):
• — d = 12 мм; о — d = 57 мм
Nu„
Nu3
U
го
0,8
•
• • V, • • ••• > •• • • Л: • • О ^ <> ** &
• • Л « » ••• • 1 * • 1 > • • :°о;« • О о оо О • • • • •
0tZ 0^ 06 0,д
В области X ^ 1 опытные данные с разбросом ±25% обобщаются следующей эмпирической зависимостью:
3,42
th М
Reu ,0Рг° ,4X° >6i~(0 >62~°.°740*)2 thM ^7 j29)
239
Для области К 1 с тем же разбросом опытных точек справедливо уравнение
_0 55
Nun = 0,023Ren’8Pr„'4(l + 0,15Х)^=-) |+0-9Х. (7.130)
Уравнения (7.128), (7.129) и (7.130) получены в следующих диапазонах изменения параметров: Ren = 4 -103 -г- 3 * 105; X =
= (5 -г- 350). 10-3; Ргп = 0,7; 0 = 0,8 -г- 6; TJTn = 1,9 -f- 8; w -
- (40 ~ 600) кг/м2с; 5 - 0,8 -f- 8; Р/Рк = 0,05 ч- 0,5; АТп = Ts —
— Тж = (0 -г- 30) К; d = (12 ~ 57) мм; zjd < 70.
Как видно на рис. 7.31, реактивная сила от несимметричности испарения капель наиболее сильно влияет на концентрацию капель вблизи стенки и, в конечном счете, на теплоотдачу именно при отрицательных значениях скольжения, причем при больших значениях 0* влияние величины и знака скольжения не обнаружено. Эти результаты полностью соответствуют описанному в § 7.6 механизму дисперсного режима.
На рис. 7.31 и 7.32 приведены также результаты обработки опытных данных [107], полученных при стационарном охлаждении трубопровода (авторам работы [107] не удалось обобщить их в области больших значений X, т. е. на входных участках труб). Эти данные удовлетворительно обобщаются полученными эмпирическими уравнениями, что доказывает справедливость допущения о квазистационарности процессов при нестационарном охлаждении трубопроводов в исследованном диапазоне изменения режимных параметров.
Глава 8
НЕСТАЦИОНАРНЫЕ АСПЕКТЫ ПУЗЫРЬКОВОГО КИПЕНИЯ
Кипением называется процесс, при котором паровая фаза возникает внутри жидкости или на греющих стенках. Процесс пузырькового кипения термически неравновесный. Неравновесность вызвана тем, что для возникновения и роста парового зародыша внутри жидкости или на стенке жидкость должна быть перегрета, т. е. иметь температуру выше температуры насыщения Ts для данного давления в жидкости рт<
Разность Тж — Ts называется перегревом жидкости. Перегрев жидкости ограничен некоторой температурой Тпр, зависящей от давления. Тир называется предельной температурой перегрева жидкости. Физически это объясняется тем, что при перегреве жидкости, соответствующем Гпр, вероятность возникновения паровой фазы во многих точках жидкости близка к единице.
Паровая фаза возникает в результате разрежения молекул при их случайной флуктуации. Но для равновесного существования парового пузыря в жидкости давление в нем из-за поверхностного натяжения должно быть выше, чем в окружающей его жидкости рж. По уравнению Лапласа
