Теплообмен между поверхностью и слоем, ожиженным жидкостью с высокими числами Прандтля

• Автор: Чуланова, Алла Геннадиевна
• Шифр специальности: 05.14.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Свердловск
• Количество страниц: 163 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ .

ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Гидродинамика жидкоотного кипящего слоя

1.2. Теплообмен мевду жидкостным кипящим слоем и стенками каналов

1.3. Теплоотдача от горизонтально расположенного цилиндра к жидкостному кипящему СЛОЮ

1.4. Выводы и постановка задач исследования .

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Постановка вопроса

2.2. Описание экспериментальной установки и планирование исследования теплообмена между жидкоотным кипящим слоем и стенками трубы3
2.3. Описание экспериментальной установки и методики исследования теплообмена при обтекании горизонтально расположенного цилиндра жидкостным кипящим слоем V
2.4. Оценка погрешностей определения величин
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Определение закономерности расширения слоя, ожикенного водой в трубе малого диаметра
3.2. Особенности гидродинамики слоя, ожиженного маслом марки Т.
3.3. Исследование теплообмена между стенками трубы и жидкостным кипящим слоем .
3.3.1. Теплоотдача от стенки трубы к олою, ожиженному водой .
3.3.2. Особенности теплоотдачи от стенки трубы к слою, ожиженному турбинным маслом марки Т
3.4. Исследование теплоотдачи от горизонтально расположенного цилиндра к слою, ожиженному маслом марки Т
3.4.1. Гидродинамические особенности обтекания цилиндра жидкостным кипящим слоем
3.4.2. Локальная теплоотдача от поверхности цилиндра к слею, ожиженному маслом Т
3.4.3. Влияние основных факторов на интенсивность средней теплоотдачи от горизонтально расположенного цилиндра к слою, ожиженному маслом марки Т .
3.4.4. Обобщение и анализ полученных результатов.
4. ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ.
4.1. Исследование эффективности работы маслоохладителя с использованием в качестве теплоносителя слоя, ожиженного водой .
4.1.1. Описание экспериментального стенда и методики испытания маслоохладителя
4.1.2. Результаты испытания маслоохладителя.
Ж
П

4.2. Использование слоя, ожикенного маслом в качестве
теплоносителя маслоохладителя ГГНЮ
ВЫВОДЫ а
ЛИТЕРАТУРА


I.I) является надежной вплоть до области, где порозность максимальна. Практически с той se точноотью порозность слоя можно рассчитать по предложенной Тодэсом О. Я * 0,6 yjz • ? На основе экспериментального исследования, проведенного со стеклянными, оловянными и свинцовыми шариками, которые ожижались жидкостями с различной вязкостью (водные растворы глицерина и касторовое масло), Еркова Л. Н. и Смирнов Н. Л (Лг - ? S)'7, (1. Л - соответственно 0, и 0,. Почти такой же вид зависимости получил Постников В. Re = 0, Лг •? Re < /2 ; Л г ¦ ? Re = 0,2 (Лг (Г. Re > /2 ; Л г • ? При турбулентном обтекании ( Re > ) расчеты по формулам (1. Наиболее удобной для практического применения является формула Денисовой С. Re = 0,3 • Лг0'6** ? Л г = з*Ю3 . Ю5 и Не = . Исследование степени расширения жидкостного кипящего слоя проводилось в основном при окижении твердых частиц водой. Лишь в нескольких работах использовались жидкости с большей вязкостью, поэтому влияние вязкости ожижающей среды на гидродинамику жидкостного кипящего слоя изучено недостаточно. Процесс внешнего теплообмена в кипящем слое определяется его гидродинамикой. Как показано выше, слой частиц, ожикенный капельной жидкостью, является, как правило, однородным. В настоящее время предложено несколько моделей механизма переноса тепла, которые используются для объяснения теплообмена в жидкостном кипящем слое. Васмунд Б. Смит Д. Коэффициенты теплоотдачи, рассчитанные по предложенной ими зависимости отличаются от экспериментальных данных на -%. В работах /,,/ авторы предположили, что основным термическим сопротивлением является пленка жидкости около поверхности теплообмена,через которую тепло передается теплопроводностью. От толщины этой пленки и зависит величина коэффициента теплоотдачи. В соответствии с этим наличие характерного максимума коэффициента теплоотдачи в жидкостном кипящем слое объясняется взаимным влиянием скорости ожижающей среды и порозности слоя. Наиболее перспективной и достоверной можно считать пленочную модель теплообмена, учитывающую тепловое сопротивление ядра слоя. Согласно этой модели частицы, контактирующие с пленкой жидкости у поверхности теплообмена, обмениваются частицами с ядром слоя. В соответствии с этим вектор плотности теплового потока в нем раскладывается на радиальную и аксиальную составляющие, изменяющиеся по высоте слоя. Движущиеся вдоль поверхности частицы прогреваются, в результате чего коэффициент теплоотдачи с высотой уменьшается, что нашло подтверждение в ряде экспериментальных работ //. Эта модель используется для анализа процесса теплообмена в жидкостном кипящем слое. Казенин Д. А. // анализирует возможность создания тепловой модели кипящего слоя при помощи уравнения конвективной диффузии с учетом пульсационного движения частиц. Континуальная модель дает удовлетворительное совпадение с экспериментальными данными. Модельные представления о теплообмене между поверхностью и жидкостным кипящим слоем позволили определить параметры, которые использовались при обработке экспериментальных данных. Ричардсон Д. Митсон А. Измерив скоростные и температурные профили в горизонтальном сечении слоя, авторы установили, что при объемной концентрации частиц 5-9$ поля скоростей и температур становятся практически равномерными. В этой области по наблюдениям авторов коэффициент теплоотдачи не зависит от скорости фильтрации (вырождение о1„ах). Подобный вывод сделан также в работе //, в которой с позиции пленочной теории авторы объясняют этот факт тем, что при концентрации частиц более 7$ действительная толщина ламинарного слоя перестает зависеть от скорости фильтрации. В отличии от работы Лемлиха Р. Калдаса Д. Было установлено также, что коэффициент теплоотдачи в жидкостном кипящем слое зависит от диаметра трубы в степени 0,5. Такое сильное влияние характерного размера канала не объясняется авторами и не соответствует используемой в работе пленочной модели. Наблюдаемая автомодельность коэффициента теплоотдачи при концентрации частиц более 7$ не подтвердилась уже в следующих работах Ричардсона Д. У = 0,2 ((Рм//(Р7 + 3,А/?