Разработка расчетных соотношений для кризиса кипения на основе экспериментального и теоретического исследования теплообмена при вынужденном движении хладонов

• Автор: Пузин, Виталий Алексеевич
• Шифр специальности: 05.14.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 326 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО КРИЗИСУ КИПЕНИЯ В УСЛОВИЯХ

ВЫНУЖДЕННОГО ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ.

1.1. Физические представления о кризисе кипения при

вынужденном движении ЖИДКОСТИ. Л

1.1.1. На обогреваемой поверхности формируется пристенный двухфазный слой, растущий по ходу потока.

Ядро потока или однофазное, или с незначительным паросодержанием. II

1.1.2. Расходного паросодержания нет или оно крайне мало. Паровые пузырьки сидят на обогреваемой поверхности или скользят вдоль нее
1.1.3. Режим течения потока снарядный или у обогреваемой поверхности образуются паровые сгустки, соизмеримые с поперечным сечением канала
1.1.4. Режим течения потока дисперснокольцевой с достаточно толстой волновой пленкой жидкости на обогреваемой поверхности
1.2. Анализ экспериментальных данных по влиянию на кризис кипения в каналах режимных параметров.
1.2.1. Анализ экспериментальных данных по кризису кипения в условиях вынужденного движения недогретой жидкости. .
1.2.2. Анализ экспериментальных данных по кризису кипения в условиях вынужденного движения жидкости с параметрами насыщения в зоне кризиса
1.3. Анализ экспериментальных данных по кризису кипения при внешнем обтекании цилиндрических труб и струйном орошении обогреваемых поверхностей
1.4. Анализ исследований процессов в пристенной области.
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕНА И КРИЗИСА КИПЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ВЫНУВДЕННОГО ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ
2,1. Описание экспериментальной установки.
2.1.1. Схема экспериментальной установки.
2.1.2. Рабочий участок.
2.2. Методика исследований и обработки экспериментальных данных.
2.2.1. Определение плотности теплового потокатемпературы обогреваемой поверхности, теплоотдачи и кризиса кипения в опытах на медном образце. Оценка погрешности экспериментальных данных.
2.2.2. Определение плотности теплового потока, температуры поверхности кипения, теплоотдачи и кризиса кипения в опытах на пластинах. Оценка погрешности экспериментальных данных.
2.2.3. Методика проведения опытов по кризису кипения недогретого хладона. Оценка погрешности определения недогрева и критического теплового потока
2.2.4. Определение скорости массовой скорости потока и оценка погрешности определения этих величин .
ГЛАВА 3. ТЕПЛООБМЕН И КРИТИЧЕСКИЕ ТЕПЛОВЫЕ НАГРУЗКИ ПРИ КИПЕНИИ В УСЛОВИЯХ ВЫНУЖДЕННОГО ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ
3.1. Теплообмен и кризис кипения на медном тепловыделяющем элементе в условиях вынужденного движения жидкости.
3.2. Теплообмен и кризис кипения на пластинах в условиях вынужденного движения жидкости
3.3. Кризис кипения в условиях вынужденного движения не
догретой жидкости. .
3.4. Пленочное кипение в условиях вынужденного движения
жидкости.
ГЛАВА 4. ПРИБЛИЖЕННЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КРИЗИСА КИПЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ВЫНУВДЕННОГО ДВИЖЕНИЯ ЖИДКОСТИ.
4.1. Кризис кипения в условиях вынужденного движения
насыщенной жидкости
4.1.1. Приближенная физическая модель кризиса кипения насыщенной жидкости свободная и вынужденная конвекция.
4.1.2. Соотношения для кризиса кипения в условиях вынужденного движения насыщенной жидкости.
4.2. Кризис кипения в условиях вынужденного движения не
догретой ЖИДКОСТИ.
4.2.1. Кризис кипения в потоке жидкости с нулевым расходным паро содержанием
4.2.2. Кризис кипения в потоке жидкости с конечным расходным паросодержанием.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА


Анализ экспериментальных данных по влиянию на кризис кипения в каналах режимных параметров. Существует несколько форм представления экспериментальных данных по критическим тепловым потокам. Величина относительной энтальпии я для недогретого потока теплоносителя отрицательна, а для равновесного парожидкостного потока положительна и численно равна массовому расходному паросодержанию. Физически более обоснованной явлдется обработка опытных результатов в координатах . Сложность экспериментального определения У вызвала попытки разработать методики расчета этой величины ,,,,7, 5 Изза чрезвычайной сложности процессов, происходящих в двухфазном потоке, эти методики носят в основном полуэмпирический характер и справедливы только для конкретных жидкостей в исследованном диапазоне режимных параметров. Пример опытных данных по й , полученных в работе 4 и обработанных в
координатах О я , показан на рис Л. Рис Л. I рй кг ы2. Анализируя экспериментальные данные, представленные в таком виде, можно в соответствие с авторами ,,,9,2 выделить на кривых У1 несколько характерных областей. Область незначительной зависимости относительной критической энтальпии Л от 0, . С увеличением массовой скорости вслед
ствие возрастания срыва жидкости с пленки эта область смещается в сторону меньших значений ЯГ ,,9 . В этой области двухфазный поток представляет собой мелкодисперсную среду с очень тонкой гладкой жидкой пленкой у обогреваемой поверхности. При этом орошение микропленки каплями из ядра потока или отсутствует , ,9 или оно мало 4 . Следует отметить, что орошение отсутствует или оно мало только в достаточно узком диапазоне режимных параметров ,,9 . Кризис в этой области наступает при испарении жидкой микропленки. Область значительных паросодержаний, в которой 0 возрас
тает с увеличением массового расхода при прочих равных условиях ,4 . В этой области капли жидкости, находящиеся в ядре потока, орошают микропленку. Интенсивность орошения возрастает здесь с увеличением массовой скорости потока. Кризис, как и в третьей области, связан с высыханием жидкой микропленки. Этот вид кризиса обычно называют кризисом орошения. Мы будем рассматривать экспериментальные данные, относящиеся только к первой и второй области. По мнению авторов ,,4 , в зоне инверсии происходит переход от пузырькового режима течения к дисперснокольцевому с волновой пленкой. Расчеты, проведенные авторами 4 , показали, что в зоне точке инверсий среднее по сечению канала истинное объемное паросодержание в исследованной области режимных параметров равно 0,,6, то есть объемы паровой и жидкой фаз примерно одинаковы. С достижением в потоке равенства объемного содержания фаз обычно связывают начало их раздельного движения снарядный и дисперснокольцевой режимы течения ,0 . Положение зоны инверсии зависит от давления. При относительно низких давлениях зона инверсии находится в области недогрева , ,4 . С увеличением давления, она, как показывает анализ многочисленных опытных данных ,,,9,4 , смещается в область положительных относительных энтальпий. Это объясняется тем, что с ростом давления массовое паросодержание, отвечающее переходу к дисперснокольцевому режиму течения, возрастает ,,0 . Необходимо отметить, что с увеличением массовой скорости и давления сокращается, а при определенном их сочетании и исчезает область незначительной зависимости X от 0, ,,,9 . Из выше сказанного следует, что область положительного влияния массовой скорости на 0 в широком диапазоне режимных пара
метров имеет место при недогревах и малых паросодержаниях, то есть связана с пузырьковым режимом движения двухфазного потока. Кризис кипения при пузырьковом движении потока характеризуется большим значением и его наступление обычно сопровождает
ся значительным увеличением температуры стенки ,1,2,3,
1. Анализ экспериментальных данных по кризису кипения в условиях вынужденного движения недогретой жидкости. Обзор большого количества экспериментальных данных по кризису кипения недогретой воды, движущейся в трубах, дан автором . В таблице 1.