Теплообмен и гидродинамика одно- и двухфазных потоков при интенсивном воздействии массовых сил в условиях одностороннего нагрева

• Автор: Дедов, Алексей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 267 с. : ил.

ОБОЗНАЧЕНИЯ

КТН - критическая тепловая нагрузка;

КТО - коэффициент теплоотдачи;

РУ - рабочий участок;

б - массовый расход, кг/с;

I- сила тока, А;

Q - тепловой поток, Вт;

Т, АТ - температура, разность температур, К; и - напряжение, В;

IV - мощность, Вт;

ср - удельная теплоемкость, Дж/(кг-К); с? - диаметр, м;

к = 2л - коэффициент закрутки ленты;

/ - длина, м;
q- плотность теплового потока, Вт/м2; р - давление, Па;
г* - теплота парообразования, Дж/кг; г, Я-радиус, м;
/ - шаг скрученной ленты, м;
V - скорость, м/с; х - относительная энтальпия, недогрев;

у = —т - степень закрутки ленты;

Рг = — — число Прандтля;
~ ~у~ — число Рейнольдса;

г--— — число Нуссельта;

81---------— число Стентона:

а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К);
(3 - коэффициент объемного расширения, 1/ К;
5 - толщина, м;
8 - шероховатость, [м или мкм]; ф - безразмерный коэффициент;
Ф - угол;
А, - коэффициент теплопроводности, Вт/(м-К);
V - коэффициент кинематической вязкости, м2/с; р - плотность, кг/м2;
а - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м; т - время, с;
- коэффициент гидравлического сопротивления; ри> - массовая скорость, кг/(м2-с);
ПОДСТРОЧНЫЕ ИНДЕКСЫ
О-в лобовой точке;
* - в закрученном потоке;
Ь - нагреваемый;
т - максимальное,
* - внутренняя; е - внешняя;
э — на линии насыщения; г - осевой; ш - на стенке;
а - анодный; г - гидравлический; вх - на входе;

вых - на выходе;
ж - жидкость;
ж.ср - жидкости средняя;
з - закрученный;
к - калориметрический;
кр - критический;
кон - конвективный;
кип - кипение;
миш - мишень;
мест - местный;
нед - недогрев;
нк - начало кипения;
о - прямой поток;
пл - плавление;
п - пар;
пол - полный;
пп - предельный перегрев;
рас - расчетная;
ср - средний;
ст - стенка;
тр - труба;
ц - центробежный;
э - электрический;
эксп - экспериментальный.
увеличением недогрева и скорости потока происходит подавление генерации пузырьков пара на стенке с уменьшением их размеров.
По мере роста подводимой тепловой нагрузки осуществляется прогрев пристеночного слоя, и условная граница двухфазной области, ограниченная изотермой Тж = Д, смещается в область ядра потока. Начинается рост потерь давления, обусловленный попаданием паровых образований в область основного течения жидкости [61]. До момента достижения по тепловым нагрузкам точки интенсивной генерации пара в области выходного сечения рабочего участка, возможное объяснение начала роста потерь давления связано с проявлением «пузырьковой шероховатости», такой подход развивается в работе [79]. Дальнейшее увеличение тепловой нагрузки приводит к смещению вверх по потоку сечения интенсивной генерации пара, увеличивается число пузырьков, попадающих в область основного течения, формируется пузырьковый слой. Подобное проявление «родовых» признаков кипения в недогретом потоке с точки зрения теплообмена приводит к включению менее интенсивных механизмов теплоотдачи, связанных с необходимостью эвакуации паровой фазы от стенки [66]. Экспериментально, снижение эффективности теплообмена в области развитого пузырькового кипения при достижении некоторого предельного значения по тепловой нагрузке, отмечено в [75] и для прямого потока и закрученного, и в [77, 81] для прямого потока. Авторы [75] объясняют второй перегиб зависимости а(<7) на рис. 1.11 достижением точки интенсивной генерации пара. В опытах по потерям давления [61], отмечено снижение темпа роста потерь давления в предкризисных режимах, что также можно проследить и по данным [62-64]. Можно предположить, что развитие кризиса теплообмена после достижения в выходном сечении точки начала интенсивной генерации пара по мере роста тепловой нагрузки сдерживает сохраняющийся выше по потоку более эффективный механизм теплоотвода.
Предел кипения