Пульсации температур нагретой стенки при движении пузырькового потока в теплоэнергетических установках

• Автор: Арестенко, Артем Юрьевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 208 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ
1 Современное состояние вопроса о пульсациях температур в элементах энергетического оборудования
1.1 Гидродинамика двухфазного потока движущегося в канале. Движение восходящего пузырькового потока

1.2 Пульсации температур нагретой стенки канала при движении двухфазных потоков

1.2.1 Пульсации температур при движении дисперснокольцевого потока.

1.2.2 Пульсации температур при кипении.

1.2.3 Пульсации температур при движении пузырькового потока

1.3 Методы экспериментального исследования пульсаций температур

1.4 Выводы
2 Экспериментальное оборудование и методики исследования пульсаций температур нагретой стенки при движении пузырькового потока.
2.1 Экспериментальный комплекс для исследования восходящего пузырькового потока.
2.2 Исследование пульсаций температур нагретой стенки в пузырьковом потоке
2.2.1 Измерительный комплекс и методика измерений
2.2.2 Измерительный комплекс температурных пульсаций
2.2.3 Методика экспериментальных исследований
2.3 Результаты измерений пульсаций температур нагретой стенки
2.4 Погрешности измерений.
3 Обработка результатов эксперимента.
3.1 Методика обработки экспериментальных данных пульсаций
температур
3.2 Расчет статистических характеристик пульсаций температур
4 Анализ экспериментальных данных Г
4.1 Оценка корреляционных функций пульсаций температур
4.2 Анализ спектральных плотностей пульсаций температур.
5 Температурные напряжения и долговечность оборудования при пульсациях температур.
5.1 Методики расчета напряжений при пульсациях температур
5.2 Оценка долговечности стенки канала при пульсациях температур
5.2.1 Методы оценки долговечности. ИЗ
5.2.2 Результаты расчета долговечности нагретой стенки элемента ТЭУ в условиях температурных пульсаций
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Эта переходная область между снарядным и кольцевым течениями достаточно четко выделяется и имеет настолько характерные особенности, что ее можно выделить в качестве самостоятельного режима течения. Кольцевой режим течения имеет газовое ядро с каплями жидкости []. Сжорость ядра выше скорости жидкой пленки, текущей по стенке. Частички жидкости срываются с гребней волн, возникающих на поверхности пленки и проникают в газовое ядро. Процесс движения жидкостных частиц может быть обратным. При таком режиме, уносимая фаза сливается в большие брызги или клочья, размер которых постепенно уменьшается по мере увеличения скорости газовой фазы. Этот режим течения представляет большую важность для котельных установок, работающих как на природном, так и на ядерном топливах, и, возникает в результате дробления «снарядов» при высоких массовых скоростях. По мере дальнейшего' повышения скорости вдоль оси канала формируется кольцевое течение, НО' «пальцы» еще продолжают существовать,, и для полного их разрушения требуется некоторое расстояние. Такой' режим течения, характеризуется тем, что на стенках канала имеется; слой, жидкости или пленка, которая представляет более или менее непрерывную поверхность раздела с потоком,, состоящим главным образом из газа и движущимся в центре канала. Пленка жидкости может содержать или не содержать пузырьки газа, а центральный поток может содержать или не содержать капли или более крупные включения жидкости. В обогреваемых каналах, если температура стенки канала очень высока и имеет место испарение (кипение) пленки, капли образуют чисто дисперсное течение. Распределение газовой фазы по сечению канала в случае пузырькового режима течения вертикального восходящего потока отличается значительной неравномерностью и неоднозначностью. При одних и тех же расходных параметрах могут реализоваться как профили с максимумом в центре канала, гак и седлообразные профили с, резко выраженными максимумами газосодержания вблизи стенок. Необходимо отметить, что седлообразные распределения газовой фазы наблюдаются не только в круглых каналах, но и в прямоугольных [ — ], кольцевых [, ], а также в каналах, образованных плотноупакованным пучком стержней. Причины существования того или иного профиля в настоящее время до конца не установлены: например, в работе [] был сделан вывод о том, что вид профиля газосодержания является непосредственным следствием способа организации двухфазного потока. Идеализированная эпюра распределения газосодержания в этом случае будет иметь вид. Благодаря- крупным турбулентным пульсациям, а также эффектам, связанными с неоднородностью профиля ¦ скорости, пузыри периодически выносятся в ядро потока. В результате величина пиков газосодержания по мере удаления от точки вдува будет убывать, а газосодсржание в центре канала - увеличиваться. При осевом подводе газовой фазы пузыри, изредка заносимые в пристеночный слой крупномасштабными пульсациями, за счет описанных эффектов будут мигрировать к центру канала. При этом уже на небольших расстояниях от точки вдува также сформируется профиль газосодержания с довольно однородным распределением газа в центральной области. Зависимость распределения газа по сечению канала от типа используемого смесителя и реализации степенных профилей газосодержания при центральном вводе газа отмечается также в работе []. Этот вывод требует дополнительной экспериментальной проверки, поскольку работы, в которых исследуются процессы развития профилей газосодержания но длине канала при разных способах ввода газа в поток жидкости, весьма немногочисленны, а полученные в них результаты во многом противоречивы. В ряде работ реализующийся вид профиля газосодержания объясняется различными физическими механизмами, присущими природе самого потока. Эти механизмы распределения фаз могут быть условно разделены на две группы. К первой из них следует отмести действующие на пузыри гидродинамические силы, возникающие из-за неравномерности поля скорости жидкой фазы, что всегда имеет место при течении в каналах.