Кризисы теплопереноса в замкнутых двухфазных термосифонах

• Автор: Безродный, Михаил Константинович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Киев
• Количество страниц: 468 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ I

Глава первая. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ КРИЗИСОВ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В

ЗАМКНУТЫХ ДВУХФАЗНЫХ ТЕРМОСИФОНАХ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Общая характеристика замкнутых двухфазных термосифонов как теплопередающих устройств .
1.2. Обзор и анализ литературных источников по исследованию кризисов теплопереноса в термосифонах с неорганизованной циркуляцией промежуточного теплоносителя
1.3. Обэор и анализ литературных источников по исследованию кризисов теплопереноса в термосифонах с организованной циркуляцией промежуточного теплоносителя
1.4. Выводы по обзору и анализ проблемы кризисов теплопереноса в замкнутых двухфазных термосифонах

1.5. Постановка задач исследований

Глава вторая. ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ НАСТУПЛЕНИЯ КРИЗИСОВ
ТЕПЛООБМЕНА В ТЕРМОСИФОНАХ С НЕОРГАНИЗОВАННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ
ПРОМЕЖУТОЧНОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
2.1. Исследование предельных характеристик заполнения термосифонов промежуточными теплоносителями
2.1Л. Анализ известных рекомендаций по выбору степени
заполнения замкнутых термосифонов рабочей жидкостью
2.1.2. Влияние термодинамического состояния и рода промежуточного теплоносителя на степень объемного заполнения замкнутой полости термосифона жидкой фазой
2.1.3. Определение минимальных значений степени объемного заполнения, обеспечивающих полное омывание поверхности нагрева жидкостью в различных режимах работы термо
Стр.
сифонов.
2.2. Исследование предельных тепловых потоков в
термосифонах .
2.2.1. Экспериментальные установки и методика исследования предельных тепловых потоков .
2.2.2. Исследование предельных тепловых потоков в термосифонах, работающих в режиме стекающей пленки
жидкости
2.2.3. Исследование закономерностей предельного теплопереноса в вертикальных термосифонах, работающих в барботажном режиме
2.2.4. Исследование максимальных тепловых потоков в наклонных термосифонах
2.3. Анализ различных видов кризисных явлений, ограничивающих теплопередающую способность двухфазных термосифонов
Выводы . НО
Глава третья. КРИЗИСЫ ТЕПЛО И МАССОПЕРЕНОСА В
ДИНАМИЧЕСКОМ ДВУХФАЗНОМ СЛОЕ ЗАМКНУТЫХ ТЕРМОСИФОНОВ
3.1. Система безразмерных комплексов для описания кризисных
явлений в двухфазном газожидкостном слое
3.2. Скорость движения одиночных газовых пузырей и капель
жидкости в несущих жидкой и газовой средах
3.3. Обобщение литературных данных по кризисам теплообмена
при кипении жидкостей в условиях большого объема
3.4. Обобщение опытных данных по кризисам тепломассопереноса в динамическом двухфазном слое замкнутых термосифонов .
Выводы.
Стр.
Глава четвертая. КРИЗИСЫ ТЕПЛО И МАССОПЕРЕНОСА В
ТЕРМОСИФОНАХ СО ВСТРЕЧНЫМ ДВИЖЕНИЕМ ПЛЕНКИ ЖИДКОСТИ И
ПАНОВОЙ ПОТОКА.
4.1. Анализ литературных данных по исследованию кризисных явлений в противоточном движении пленки жидкости и потока газа в вертикальных трубах
4.2. Аналитическая модель нарушения устойчивости течения пленки жидкости и потока пара
4.3. Экспериментальное исследование нарушения устойчивости противоточного движения пленки жидкости и потока пара
в условиях замкнутого термосифона
4.4. Обобщение экспериментальных данных по кризисным явлениям в противоточном движении пленки жидкости и потока газа в вертикальных трубах .
4.5. Обобщение опытных данных по кризисам теплопереноса
в термосифонах, связанным с изменением условий противоточного движения пленки жидкости и потока пара
Выводы
Глава пятая. ИССЛЕДОВАНИЕ МАКСИМАЛЬНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОТОКОВ В
ТЕРМОСИФОНАХ С ОРГАНИЗОВАННОЙ ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ПРОМЕЖУТОЧНОГО
ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
5.1. Разработка рациональных конструкций термосифонов и характеристика их как объектов исследования
5.2. Исследование максимальных тепловых потоков в термосифонах с простейшим испарительным циркуляционным контуром .
5.3. Исследование максимальных тепловых потоков в вертикальных термосифонах с испарительноконденсационным контуром
5.4. Исследование максимальных тепловых потоков в наклонных
5
термосифонах с поперечной циркуляцией промежуточного теплоносителя .
5.5. Исследование максимальных тепловых потоков в изогнутых термосифонах с наклонным расположением участка подвода тепла
5.6. Анализ возможных кризисных явлений в термосифонах с организованной циркуляцией промежуточного теплоносителя
Выводы.
Глава шестая. КРИЗИСЫ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ПОЛНОМ ИСПАРЕНИИ ВОСХОДЯЩЕЙ ПЛЕНКИ ЖИДКОСТИ В КАНАЛАХ ТЕРМОСИФОНОВ
6.1. Анализ известных результатов исследований кризисов теплообмена второго рода
6.2. Обобщенная модель расчета кризисов теплообмена
второго рода
6.3. Расчетное определение граничных паросодержаний в кольцевых каналах термосифонов
6.4. Экспериментальное исследование граничных паросодержаний на моделях кольцевых каналов термосифонов .
Выводы
Глава седьмая. КРИЗИСЫ ТЕПЛОПЕРЕНОСА ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ
ЖИДКОСТИ И ПАРА В ВОСХОДЯЩЕМ КОЛЬЦЕВОМ ТЕЧЕНИИ
ДВУХФАЗНЫХ ТЕРМОСИФОНОВ .
7.1. Анализ литературных источников по исследованию кризисных явлений в кольцевых двухфазных течениях в вертикальных трубах.
7.2. Аналитическая модель нарушения устойчивости спутного течения пленки жидкости и потока газа в вертикальной
трубе .
7.3. Расчетный анализ кризисных явлений в восходящем кольцевом потоке двухфазных термосифонов
Стр.
7.4. Обобщение экспериментальных данных по кризисам теплопереноса, связанным с предельными режимами течения двухфазного потока
Выводы.
Глава восьмая. ИССЛЕДОВАНИЕ КРИЗИСОВ ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КИПЕНИИ
ЖИДКОСТЕЙ В ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЩЕЛЕВЫХ КАНАЛАХ
8.1. Анализ литературных данных по кризисам теплообмена при кипении жидкостей в вертикальных щелевых каналах
8.2. Экспериментальные установки и методика исследования критических тепловых потоков при кипении в щелевых каналах
8.3. Результаты исследований критических тепловых потоков и
их анализ .
8.4. Расчетная модель кризисов переноса, связанных с достижением критической скорости пара в щелевом канале .
8.5. Обобщение опытных данных по кризисам теплообмена при кипении в вертикальных щелевых каналах
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Вместе с тем для анализа возможных кризисных явлений в термосифонах могут быть использованы результаты известных работ по исследованию кризисов теплообмена в парогенераторах, испарителях и выпарных аппаратах, работающих по принципу циркуляционного контура с естественной циркуляцией. Как известно 1. Однако эти явления существенны для многотрубных циркуляционных контуров с параллельно включенными трубами и не имеют места в простейших контурах, какими являются рассматриваемые термосифоны. В этих условиях ограничения теплопередающей способности циркуляционного контура следует связывать прежде всего с режимами ухудшенного теплообмена, возникающими вследствие кризисов теплообмена при движении парожидкостного потока в испарительных трубах. При этом интересно отметить, что нормативный метод расчета котельных агрегатов С1 как и РЯД ДРУГИХ работ 1. Эти расчеты основаны на зависимостях по кризисам теплообмена первого и второго рода, полученных в условиях вынужденного движения двухфазного потока в трубах. Указанные кризисы теплопереноса достаточно подробно изучены и освещены в многочисленных работах. Однако, как будет показано ниже, в циркуляционном контуре с естественной циркуляцией режимы ухудшенного теплообмена могут быть связаны с другими кризисными явлениями, недостаточно изученными до настоящего времени. В работах 1. При этом в работе 1. Анализ опытных данных,
представленных на рис. На рис. Ясно, что кризис теплопереноса при снижении тепловой нагрузки может быть связан лишь с оголением поверхности нагрева вследствие снижения физического уровня двухфазной смеси в подъемной части контура. При увеличении тепловой нагрузки кризис теплообмена может быть вызван либо полным испарением пленки в дисперснокольцевом режиме движения кризис второго рода, либо гидродинамическими эффектами, возникающими в двухфазном потоке. Как видно из графика, кризисные явления в контурах с естественной циркуляцией наблюдаются при паросодержаниях, значительно меньших, чем при кризисах теплообмена второго рода. Это позволяет сделать вывод о том, что режимы ухудшенного теплообмена в испарительных контурах с естественной циркуляцией наступают задолго до полного испарения пленки жидкости. Рис. I минимальные критические тепловые нагрузки по данным О. А. Ткаченко 1. Р.Я. Ладиева 1. С.И. Ткаченко и др. С.0. Ткаченко, И. Д. Степчука 1. К 5 м. Рис. I по данным И. М.Федоткипа и др. С.И. Ткаченко и др. Л2 3 5 Р. Я.Ладиева 1. С.И. Ткаченко, И. Д. Степчука а
работах 1. Вместе с тем обращает на себя внимание тот факт, что кризисные явления на определенной стадии их развития начало кризиса, явно выраженный кризис характеризуются примерно постоянными значениями приведенной скорости пара на выходе из испарительного участка. Так, началу кризисных явлений линия I на рис. П Мкр И5 0 мс. Это позволяет предположить, что величиной, ответственной за наступление кризисных явлений в испарительном контуре является не плотность теплового потока на поверхности нагрева кризис первого рода и не массовое расходное паросодержание потока кризис второго рода, а приведенная скорость паровой фазы на выходе из участка обогрева. Вероятно, что наблюдаемые в экспериментах низкочастотные пульсации расхода рабочей жидкости являются лишь следствием потери гидродинамической устойчивости двухфазного потока при достижении паровой фазой критической скорости. Отмеченные особенности кризисных явлений в контурах с естественной циркуляцией указывают на перспективность обобщения опытных данных на основе гидродинамической теории кризисов тепломассопереноса. Однако ограниченность имеющихся результатов не позволяет выполнить это обобщение. Частным случаем замкнутых двухфазных термосифонов с организованной циркуляцией промежуточного теплоносителя являются замкнутые испарительноконденсационные устройства с расположением вертикальных щелевых каналов в большом объеме жидкости. По данному принципу работают, например, многочисленные погружные системы испарительного охлаждения различных приборов и устройств. РисЛ. I 6 на рис .