Исследование устойчивости естественной циркуляции в горизонтальном теплообменнике с вытяжной шахтой

• Автор: Сережкин, Леонид Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Калуга
• Количество страниц: 180 с. : ил.

Список используемых обозначений
1. Глава 1. Устойчивость движения при естественной
конвекции и естественной циркуляции.
1.1. Естественно-конвективный теплообмен в истории теплофизики.
1.1.1. Общие положения
1.1.2. Историческое развитие
1.2. Устойчивость движения при естественной конвекции.
1.2.1. Внутренние задачи естественной конвекции
1.2.2. Исследования течения в прямоугольных полостях
1.2.3. Течение между вертикальными стенками
1.2.4. Течение между горизонтальными стенками

1.2.5. Течение в горизонтальном круговом цилиндре 24
1.2.6. Смешанная конвекция в вертикальном канале 27
1.3. Отличие естественной конвекции и естественной циркуляции. Постановка задачи исследования.
1.3.1. Отличие естественной конвекции и естественной циркуляции
1.3.2. Неустойчивость в двухфазных потоках
1.3.3. Устойчивость естественной циркуляции в теплообменнике, меняющем пространственное
положение
2. Глава 2. Описание экспериментальной установки,
методики проведения опытов и обработки экспериментальных данных.
2.1. Выбор величины характеризующей устойчивость
• естественной циркуляции, определение параметров,
от которых зависит устойчивость естественной циркуляции.. 48 * 2.2. Описание экспериментальной установки.
2.2.1. Однотрубный теплообменник
2.2.2. Двухтрубный теплообменник
2.2.3. Установка для визуального исследования явления опрокидывания естественной циркуляции
2.3. Методика проведения эксперимента.
2.3.1. Этапы проведения эксперимента
2.3.2. Особенности методики проведения эксперимента
для двухтрубного теплообменника
2.3.3. Определение температуры в эксперименте
2.3.4. Результаты экспериментального определения
тепловых потерь
2.3.5. Определение гидравлических потерь в элементах экспериментального контура
2.4. Методика обработки результатов экспериментов.
2.4.1. Выбор величин и зависимостей для обработки экспериментальных данных
2.4.2. Выбор теплофизических свойств среды, необходимых для обработки экспериментальных
данных
2.4.3. Определение погрешностей измерений
3. Глава 3. Результаты экспериментальных исследований
устойчивости естественной циркуляции внутри горизонтального теплообменника с вытяжной шахтой.
3.1. Оценка основных параметров движения в эксперименте 78
3.2. Динамика процесса запуска, развития и опрокидывания естественно-циркуляционного движения циркуляции.
, 3.2.1. Динамика запуска
3.2.2. Динамика изменения характера движения
воды при повороте теплообменника
3.2.3. Динамика опрокидывания
3.2.4. Зависимость угла опрокидывания от
геометрических параметров теплообменника
3.3. Результаты дополнительных исследований.
3.3.1 Влияние скорости поворота теплообменника
3.3.2. Влияния диаметра вытяжной шахты на
устойчивость естественной циркуляции
3.3.3. Исследование взаимного влияния труб
на двухтрубном теплообменнике
3.3.4. Использование газоотвода
3.4. Результаты визуального исследования
процесса естественной циркуляции
4. Глава 4. Определение угла опрокидывания.
4.1. Физическая модель
4.2. Расчетная формула для угла опрокидывания
4.3. Математический анализ течения жидкости
4.3. Получение дополнительных параметров по опрокидыванию естественной циркуляции.
4.3.1. Определение нижней границы
опрокидывания естественной циркуляции
4.3.2. Определение угла опрокидывания для
многотрубного теплообменника
4.4. Сопоставление расчетных формул с
экспериментальными данными
Заключение
Приложения
Список литературы

2.2. Описание экспериментальной установки.
2.2.1 Однотрубный теплообменник.
Экспериментальные исследования устойчивости естественной циркуляции жидкости внутри горизонтального теплообменника с вытяжной шахтой проведены на установке, схема которой представлена на рис. 2.1.
Основным элементом установки являлся цилиндрический бак (поз.5) емкостью 0,066 м . К верхней части металлического бака цилиндрической формы диаметром 0,2 метра, толщиной стенки 10мм и длиной 2,1 метра (параметры выбраны таким образом, чтобы обеспечить заполнение много большего, чем во всех остальных элементах установки, объема) посредством небольшого поворотного устройства, представляющего собой металлическое колено из сплава 0Х18Н91 (поз.9), присоединялся съемный теплообменник. Который состоял из обогреваемой теплообменной трубы (поз.1) и подсоединенной к ней под углом 90° вытяжной шахты (поз.2).
Снизу теплообменник соединялся с нижней частью бака, посредством гибкого шланга из дюрритовой резины (поз.6). Такая конструкция обеспечивала возможность изменения угла наклона от -30 до +90 градусов. Вся установка была заполнена водой.
Параметры поворотного устройства - внутренний диаметр 40 мм, внешний - 48 мм, радиус кривизны 24 мм, длина 75 мм, шланга -внутренний диаметр 80 мм, внешний - 92 мм, длина 4 м. Параметры выбраны таким образом, чтобы, с одной стороны, их гидравлическое сопротивление было много меньше гидравлического сопротивления теплообменника, а с другой стороны, все упомянутые элементы обеспечивали надежное функционирование конструкции.