Экспериментальное исследование теплообмена при течении жидкого металла в горизонтальной трубе в поперечном магнитном поле

• Автор: Полянская, Ольга Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ.

Список условных обозначений

Введение

1. Математическое описание исследуемых процессов

2. Современное состояние вопроса

2.1. Теплообмен в горизонтальных трубах при течении неметаллических жидкостей

2.1.1. Ламинарное течение

2.1.2. Турбулентное течение

2.2. Теплообмен жидких металлов в отсутствии магнитного поля

2.3. Теплообмен жидких металлов в продольном магнитном поле

2.4. Теплообмен жидких металлов в поперечном магнитном поле
2.5. Методы измерения скоростей в потоке жидких металлов
2.6. Выводы по современному состоянию вопроса
3. Экспериментальная установка и методика измерений
3.1. Постановка задачи
3.2. Жидкометаллический стенд
3.3. Рабочий участок
3.4. Измерительный термопарный зонд
3.5. Методика измерений
3.5.1. Измерение коэффициентов теплоотдачи и полей температуры
3.5.2. Определение статистических характеристик температурных пульсаций
3.5.3. Измерение продольной компоненты скорости
3.6. Оценка погрешностей измерений
3.7. Автоматизированная система
4. Результаты эксперимента
4.1. Результаты измерений температуры и коэффициентов теплоотдачи.

4.2. Измерение статистических характеристик температурных
пульсаций
4.3. Результаты измерений продольной компоненты скорости
Заключение
Список литературы

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ.
- декартовы координаты, м;
- время, с;
- скорость, м/с;
- индукция магнитного поля, Т;
- внутренний диаметр трубы, м;
- текущий радиус, м;
- внутренний радиус трубы, м;
- безразмерный радиус,
- электрическое сопротивление,
- напряжение, В;
- сила тока, А;
- плотность тока, А/м2;
- напряженность электрического поля, В/м;
- температура, °С; ' -
- массовый расход, кг/с;
- давление, Па;
- плотность теплового потока на стенке, Вт/м2;
- коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2К)
- коэффициент объемного термического расширения, 1/К;
- диаметр королька термопары, мм;
- коэффициент теплопроводности, Вт/мК;
- коэффициент температуропроводности, м2/с;
- магнитная проницаемость среды, Гн/м;
- диэлектрическая проницаемость;
- кинематический коэффициент вязкости, м2/с;
- динамический коэффициент вязкости, кг/м с;
- плотность, кг/м3;

принимают характерную М-образную форму. Распределение температуры на стенке трубы становиться существенно неоднородным по периметру сечения. Такой характер измеряемых величин объяснялся существованием в потоке вторичных течений в виде двух симметричных вихрей с осями, параллельными оси трубы.
Нагретые слои жидкого металла вблизи стенки двигались от нижней образующей к верхней, а в ядре потока опускались. Максимум температуры находился на верхней образующей. Локальные коэффициенты теплоотдачи, рассчитанные по разности температуры стенки и среднемассовой температуры жидкости, монотонно росли от верхней точки трубы к нижней, достигая максимума на нижней образующей. Наличие магнитного поля усиливало эти эффекты. Средние по периметру коэффициенты теплоотдачи мало меняются с ростом числа На. Наличие магнитного поля не ослабляет вторичных течений, а наоборот стабилизирует их. Поля температуры при На > 0 сильно деформировались, возникала разница температур между верхней и нижней точками сечения трубы.
Для экспериментальных значений безразмерных разностей температур и нижней ©д низ образующих подобраны следующие эмпирические зависимости:

стенки ДЛИ верхней ©с верх
Єс'в‘рх N
= — Ии..

1-ехр
Иа°5(На + 800Л

— 0,1-Ка°.
1-ехр
2Ііа°'5(На + 200) (Ре + 103)
(2.20)
(2.21)

Здесь №іт - коэффициент теплоотдачи для турбулентного течения без учета влияния магнитного поля и термогравитационной конвекции-рассчитывается по формуле Лайона.
В работе [36] рассматривались три случая обогрева: односторонний обогрев - <7і > 0, д2 = 0; двухсторонний неоднородный обогрев - q > д2; однородный обогрев ді = дг. Результаты измерений температуры в потоке