Исследование теплообмена при взаимодействии двухфазных тонкодисперсных потоков с высокотемпературными поверхностями

• Автор: Арзамасцев, Алексей Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 120 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ТЕПЛООБМЕНА

В ДВУХФАЗНОЙ СРЕДЕ

1.1.. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.2. ТЕПЛООБМЕН В ДВУХФАЗНОЙ СРЕДЕ

1.2.1. Граница применимости гомогенной модели

1.2.2. Теплообмен в газожидкостной среде

ГЛАВА 2. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ПРОДОЛЬНОМ ОБТЕКАНИИ

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

2.1. ЛАМИНАРНОЕ ПРОДОЛЬНОЕ ОБТЕКАНИЕ

2.1.1. Особенности теплообмена при ламинарном продольном обтекании
2.1.2. Теплообмен при квазистационарном
режиме
2.1.3. Определение длины участка квазистационарного режима
2.1.4. Теплообмен на участке испарения капель
2.2. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ПРОДОЛЬНОМ
ТУРБУЛЕНТНОМ ОБТЕКАНИИ
ГЛАВА 3. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ТЕЧЕНИИ В
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОМ ЦИЛИНДРИЧЕСКОМ
КАНАЛЕ
3.1. ЛАМИНАРНОЕ ТЕЧЕНИЕ В КАНАЛЕ ПРИ
Яс=СОП
3.1.1. Особенности теплообмена при ламинарном режиме течения
3.1.2. Теплообмен на квазистационарном участке

3.1.3. Определение длин участков
квазистационарного режима и полного
испарения капель
3.2. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ТУРБУЛЕНТНОМ
ТЕЧЕНИИ
3.2.1. Особенности теплообмена при турбулентном течении
3.2.2. Теплообмен на квазистационарном участке
3.2.3. Нахождение длины квазистационарного участка
3.2.4. Расчет коэффициента теплоотдачи по длине с учетом испарения капельной фазы
ГЛАВА 4. СРАВНЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ С
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ
4.1. СРАВНЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ ДЛЯ ТЕЧЕНИЯ В ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
КАНАЛАХ
4.2. СРАВНЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ С ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ ДЛЯ ВНЕШНЕГО ОБТЕКАНИЯ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
г - температура, °С;
9 - разность температур, °С; с/к - диаметр капель, м;
XV - скорость, м/с; г - время, с;
/ - длина, м;
сі - влагосодержание, кг/кг;
Р - давление, Па;
£> - теплота, Дж;
С - массовый расход, кг/с; д— плотность теплового потока, Вт/м2; и - кинематическая вязкость, м2/с; р - плотность, кг/м3;
Л— коэффициент теплопроводности, Вт/(м К); а - коэффициент температуропроводности, м2/с; И - удельная энтальпия, Дж/кг; г - скрытая теплота парообразования, Дж/кг; с- массовая теплоемкость, Дж/(кг-К); р - коэффициент динамической вязкости, Па-с; а - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2-К);
5 - толщина подслоя или погранслоя, м; х- продольная координата, м; у- поперечная координата, м;
Я - текущий радиус, м; і - касательное напряжение, Па;
Ии - критерий Нуссельта;
Ле - критерий Рейнольдса;
Ио - критерий Фурье;
г - скрытая теплота парообразования, .

Диффузионным тепловым потоком при нагреве капель до температуры 50°С можно пренебречь, так как он составляет не более 10% от теплового потока теплопроводностью. При температурах, близких к температуре насыщения, тепловой поток диффузией составляет примерно 50% от теплового потока теплопроводностью, поэтому время нагрева капель от 50°С до температуры насыщения не может более чем в 2 раза превышать время нагрева, рассчитанное без учета влияния диффузии. Так как количество тепла при нагреве капель от 50°С до температуры насыщения составляет не более 10% от общего количества тепла, а тепло при испарении капель, нагретых до температуры насыщения, передается только теплопроводностью от газовой фазы, то расчет общего времени квазистационарного режима без учет влияния диффузионного испарения не может дать погрешность более 10%.
Дальнейшие расчеты времени существования квазистационарного режима проводим без учета влияния диффузии при прогреве капель до температуры насыщения.
Количество тепла, получаемое жидкой фазой за период времени т в
слое толщиной и и площадью 1 м2, равно: в = -Лг
' (1& аз
[<*У У ау У+(Т у
■т. Обозначив
ДА удельное количество тепла на прогрев и испарение капель в слое, непосредственно прилегающем к поверхности теплоотвода (у = 0), получаем:
(1 ■ рг * су ' ДА

'аз с
[ф у*0 Ф у=£ /
Минимальная толщина двухфазного слоя, в котором каплю можно рассматривать как целый элемент, составляет 2 диаметра капли. Тогда время прогрева капель и полного испарения капель в слое толщиной а = 2 • с1к0:
<1р'-сг -ДА
Т. "I 7 Т. -Ь а V )
ЛгЬ-и0-{1-е ь°)