Разработка и обоснование методики экспериментального исследования и опытная проверка теории теплообмена в трубе при изменяющемся по периметру тепловом потоке

• Автор: Демьяненко, Владимир Юрьевич
• Шифр специальности: 05.14.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 174 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА .

2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ЭКСПЕРШйЕНТАЛШОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООТДАЧИ В ТРУБЕ ПРИ ИЗМЕНЯЮЩЕМСЯ ПО ПЕРИМЕТРУ ТЕПЛОПОДВОДЕ

2.1. Выбор способа неравномерного обогрева опытного

участка .
2.2. Решение задачи о температурном поле в эксцентричном кольце с внутренними источникам тепла и граничными условиям, заданными на внешнем контуре

2.3. Учет продольных перетечек тепла в стенке трубы на начальном тепловом участке .

2.4. Расчет лучистых тепловых потоков в полости кругового цилиндра при изменении температуры стенки по длине и периметру

2.5. Методика решения уравнений лучистого теплообмена.

Расчет коэффициентов излучения

2.6. Оценка влияния ширины зоны на результаты численного решения системы алгебраических уравнений излучения
2.7. Оценка влияния излучения торцов на результаты вычислений
2.8. Результаты оценки лучистых тепловых потоков
3. ЭКСПЕШШТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ К ТУРБУЛЕНТНОМУ ПОТОКУ В КРУГЛОЙ ТРУБЕ ПРИ ГРАНИЧНОМ УСЛОВИИ ВТОРОГО РОДА, ИЗМЕНЯЮЩЕМСЯ ПО ПЕРИМЕТРУ
3.1. Описание экспериментальной установки, опытного
участка и схемы измерений .
3.2. Методика проведения экспериментов и обработки первичных результатов
3.3. Оценка погрешностей эксперимента .
3.4. Теоретической решение задачи о теплообмене при турбулентном течении жидкости в трубе при тепловом потоке постоянном по длине и изменяющемся по окружности .
3.5. Результаты экспериментов и их анализ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО
ЛИТЕРАТУРА


Было бы правильнее расположить большинство термопар на полуокружности, поставив 1-2 симметрично на противоположной стороне для контроля симметрии температурной кривой. Во-вторых, в опытах авторов /9/ труба была сориентирована так, что точки максимума Ьст расположены ниже точек с минимальной температурой. Это могло вызвать искажение результатов за счет свободной конвекции, особенно при малых числах Рейнольдса, на что авторам было указано в опубликованной рецензии. В-третьих, в методике обработки сделаны допущения, которые требуют обоснования. В частности, требует решения вопрос о влиянии излучения внутри трубы, возможная зависимость плотности тока от угловой координаты, предположение об отсутствии тепловых потерь через изоляцию в окружающую среду. Рис. Рг = 0,7 Рис. В г. США была выполнена экспериментальная работа // по изучению влияния ступенчатого изменения теплового потока на теплоотдачу при турбулентном течении. Ступенька" Ц ст создавалась за счет пропуска электрического тока по половине продольно разрезанной трубы, верхняя и нижняя половины которой разделялись изолирующим слоем эпоксидной смолы. Изучалось дополнительно влияние свободной конвекции на теплообмен. Опыты проводились на воде в диапазоне параметров: 3,5« /V «,5; Ate-IO3 = 3,5,,,. Авторы установили, что при обогреве снизу существенно влияние свободной конвекции, а при обогреве сверху она отсутствует даже при малых Re . Ими приводится график зависимости Rarp = /(№), который позволяет по заданному числу Re качественно оценивать влияние свободной конвекции при обогреве снизу. Применение этого графика к условиям опытов авторов /9/ позволяет утверждать, что влияние свободной конвекции в них необходимо было учитывать. Интересные для нас результаты получены при обогреве сверху. Благодаря специальной геометрии профиля сечения рабочего участка авторы получили один и тот же закон изменения С^ст(Ч*) • Форма кривой tycrnfw) не зависит от гидродинамики и теплофизических свойств жидкости. Поэтому полученная азторами неравномерность распределения температуры по обогреваемому и "холодному” полупериметрам и коэффициента теплоотдачи на обогреваемой стороне позволила им косвенно обнаружить наличие значительного окружного турбулентного переноса тепла и выявить влияние этого переноса на теплоотдачу при различных значениях чисел Re и Рг (см. Уменьшение неравномерности Ми (у) с ростом числа Re связано, по мнению авторов, с ростом интенсивности тангенциального переноса тепла, выравнивающего температуру жидкости по периметру. Рис. Вода,Рл = 3,6 Рис. Рг неравномерность Nu(^) наблюдается при значительных числах Re . Например, при Рг - 3. Уменьшение локального значения чисел Ми по сравнению с Лfu при Рг~ =3. Re = и составило ^$. С ростом Re разница между Ыи(Ч’) и Р/й сокращалась и была незаметной при Re = ООО. Увеличение числа Рг ведет к сглаживанию неравномерности коэффициента теплоотдачи по периметру. Авторы провели сравнение своих результатов с результатами расчетов местных чисел Nu по теоретической модели /8/. Полученное рассогласование оценивается в Ъ%. Экспериментальная зависимость осредненных по периметру чисел Ыи от Re отклоняется от эмпирической формулы Б. В заключение отметим, что настоящая работа была поставлена еще в году, а завершена в году, т. Причинами, стимулировавшими постановку настоящей работы, были несогласованность результатов теоретических исследований, большое число непроверенных предположений, лежащих в их основе. Единственная экспериментальная работа Спэрроу и Блэка, опубликованная в году, давала много поводов для сомнений в точности количественных результатов. Поставленное нами исследование является первой отечественной экспериментальной работой, посвященной изучению локальной по длине и периметру теплоотдачи в трубах при изменяющемся по периметру теплоподводе. Основная трудность при экспериментальном изучении локальной по периметру теплоотдачи состоит в расчете местных тепловых потоков на внутренней поверхности трубы. По этой причине в настоящей работе большое внимание уделяется методике исследования, ее теоретическому обоснованию.