Интенсификация теплоотдачи к кипящей пароводяной смеси в закризисной области с помощью сферических лунок

• Автор: Горяинов, Дмитрий Анатольевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Условные обозначения

Глава 1. Интенсификации теплообмена в каналах.

Обзор литературы

1.1. Способы интенсификации теплообмена

1.1.1. Поверхностные турбулизаторы потока

1.1.2. Закрутка потока

1.2. Смерчевой эффект при продольном обтекании турбулентным * потоком поверхности со сферическими углублениями («лунками») и его влияние на тепломассообмен
1.2.1. Смерчевой эффект при обтекании поверхности с единичным сферическим углублением однофазным потоком
1.2.2. Влияние смерчевого эффекта на гидравлическое сопротивление и теплообмен в плоских щелевых каналах и трубах
1.2.3. Влияние смерчевого эффекта на теплообмен в каналах и трубных пучках при кипении

1.3. Интенсификация теплообмена в закризисной области

1.3.1. Особенности теплообмена в закризисной области
1.3.2. Методы интенсификации теплообмена в закризисной области
1.4. Постановка задачи настоящего исследования
Глава 2. Методика экспериментального исследования
2.1. Описание экспериментальной установки
2.2. Экспериментальный участок и сменные трубки
2.3. Методика проведения опытов и обработки экспериментальных данных

Глава 3. Результаты экспериментального исследования
3.1. Влияние лунок на величину критических тепловых потоков
3.2. Исследование влияния лунок на интенсивность теплоотдачи в

закризисной области
3.3. Гидравлические испытания экспериментального участка с внутренними трубками всех типов
Глава 4. Обобщение экспериментальных данных по интенсификации теплоотдачи лунками в кольцевом канале
4.1. Физическая модель процессов тепломассообмена в лунке
4.2. Обобщение экспериментальных данных
Заключение
Литература
* Приложения

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

а -температуропроводность, м2/с; скорость звука, м/с; а, b - геометрические размеры, мм;
С/ - коэффициент трения;
СР - коэффициент давления; d - диаметр, мм;
/ - плотность упаковки, %;
g — ускорение свободного падения, м/с2;
G - массовый расход, кг/с;
* h - высота выступов, глубина лунки, мм;
hid - относительная высота выступов, относительная глубина лунки; Н - высота, шаг спирали, мм;
Hid - относительный шаг спирали;
/ - ток, А;
I - длина, мм; п - количество, ед.;
N - электрическая мощность, кВт;
^ Р - давление, МПа;
q - плотность теплового потока, кВт/м2;
Q - тепловая мощность, кВт; г - скрытая теплота парообразования, кДж/кг;
R - радиус, мм;
Rid - относительный радиус;
S - шаг турбулизаторов, мм;
S/h - относительный шаг турбулизаторов;
Т - температура, К;
U - напряжение, В;
рассчитываются поля скоростей, давлений, температур. Примерами таких исследований являются работы [47-51].
Так в [47, 51] с помощью пакета компьютерной визуализации ТЕСРЬОТ проводились исследования ламинарного и турбулентного обтекания глубокой сферической лунки, расположенной на стенке плоскопараллельного канала. В качестве экспериментальных прототипов выбирались работы [35, 42].
Задавая начальные условия расчета по численной модели, близкие к значениям в работе по физической визуализации [35], авторы получили весьма близкие к [35] картины течения в лунке, имеющие структуру из двух парных вихрей, разделенных плоскостью симметрии лунки в продольном направлении. Получено также хорошее согласование расчетных и экспериментальных данных по коэффициенту давления С> в продольном и поперечном сечениях лунки со скругленными кромками =0,1), качественно и количественно
схожими с распределениями Ср, полученными в [42].
Таким образом, было проведено тестирование расчетных алгоритмов, подтвердивших правомерность численной модели.
В [48] авторы задались целью провести сопоставительный анализ экспериментальных и расчетных результатов для вихревой динамики и конвективного теплообмена в сферической лунке умеренного углубления /г/с/л =0,14, т.е. на границе «мелкой» лунки и лунки средней глубины, когда начинается зарождение устойчивой смерчевой структуры. За основу физического моделирования обтекания такой лунки низкоскоростным потоком воздуха бралась работа [41]. При воспроизведении в расчетах условий, близких к физическому эксперименту [41], авторы получили хорошее качественное и количественное согласование расчетных распределений относительных величин локальной и интегральной теплоотдачи №/№„ с полученными в [41] экспериментальными данными. Подтверждено наличие самогенерирующейся в лунке крупномасштабной симметричной вихревой структуры, состоящей из двух вихревых ячеек с круговоротом жидкости вокруг особых точек типа «фокус» (поз. / на рис. 1.35), являющихся местами стока жидкости.