Гидродинамика адиабатного газожидкостного потока в каналах с непрерывной закруткой при низких давлениях и малых массовых скоростях

• Автор: Яковлев, Анатолий Борисович
• Шифр специальности: 01.02.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 171 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1. Гидравлическое сопротивление каналов с непрерывной закруткой потока
1.1.1. Гидравлическое сопротивление змеевиковых каналов
1.1.2. Г идравлическое сопротивление каналов со вставкой в виде скрученной ленты
1.1.3. Гидравлическое сопротивление каналов с непрерывной закруткой при течении двухфазных потоков
1.2. Режимы течения двухфазного потока в каналах с непрерывной закруткой
1.3. Математическое моделирование процессов закризисного кипения в полях массовых сил
1.4. Средний диаметр капель, образующихся при распаде жидких струй и пленок
1.5. Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА,
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
2.1. Описание экспериментальной установки
2.2. Система измерений
2.3. Методика проведения экспериментов
2.4. Методика обработки экспериментальных данных
2.5. Оценка погрешностей экспериментальных исследований
2.6. Гидравлическое сопротивление змеевиковых каналов при

течении однофазного потока (тестовые опыты)
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИДРОДИНАМИКИ АДИАБАТНОГО ГАЗОЖИДКОСТНОГО ПОТОКА В КАНАЛАХ С НЕПРЕРЫВНОЙ ЗАКРУТКОЙ
3.1. Гидравлическое сопротивление змеевиковых каналов при течении адиабатного воздушно-водяного потока
3.2. Режимы течения адиабатного газожидкостного потока в каналах с непрерывной закруткой
3.2.1. Режимы течения в змеевиковых каналах
3.2.2. Обобщение экспериментальных данных по границам режимов течения
3.3. Результаты экспериментального исследования среднего размера капель при дисперсном режиме течения газожидкостного потока в каналах с непрерывной закруткой
ГЛАВА 4. УТОЧНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЗАКРИЗИСНОГО КИПЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ В КАНАЛАХ С
НЕПРЕРЫВНОЙ ЗАКРУТКОЙ
4.1. Основные положения математической модели кипения закрученного потока и ее уточнение с учетом полученных
экспериментальных данных
4..2. Апробация уточненной математической модели закризисного
кипения жидкостей в каналах с непрерывной закруткой потока
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
И - диаметр навивки змеевика, м;
1),ф - диаметр навивки змеевика с учетом шага навивки, м; (I - диаметр канала, м;
(1С - эквивалентный диаметр канала, м;
- диаметр капли, м; с!с - диаметр выходного сечения сопла, м;
Б - площадь поперечного сечения канала, м2; в - массовый расход жидкости, кг/с; й=рУ - массовая скорость, кг/(м2с);
Ь - толщина парового зазора, м;
Ь - длина канала, м; п - количество капель в выборке, штук;
Р - давление, Па;
Ар - потери давления, Па;
8 - шаг поворота скрученной ленты на ] 80°, м;
Т - температура, К;
1 - шаг навивки змеевика, м;
У - скорость, м/с;
X - массовое газо- или паросодержание;
X« - параметр Мартинелли;
5 - толщина пленки жидкости, м;
ц - коэффициент динамической вязкости, Па-с;
р - массовая плотность, кг/м3;
ст - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м;
т - касательное напряжение, Н/м2;
- коэффициент гидравлического сопротивления;

6) кольцевое течение - в горизонтальных трубах кольцевое течение наблюдается при больших расходах газа. Как и в вертикальных потоках, некоторое количество жидкости движется в виде капель в газовом ядре (рис.1.6,е). В горизонтальном потоке пленка жидкости на дне трубы значительно толще, чем у ее верхней образующей, благодаря гравитационным эффектам, вызывающим стекание жидкости по стенке.
При течении двухфазных потоков в устройствах, работающих в условиях высокой теплонапряженности, часто возникает кризис теплоотдачи, связанный с отделением жидкости от поверхности теплообмена слоем пара, имеющего сравнительно большое термическое сопротивление, что наиболее характерно для кипения криогенных жидкостей. Обеспечить надежную работу на заданном режиме можно либо повысив теплосъем в области кризиса, либо обеспечив бескризисный режим работы. Для предупреждения кризиса теплообмена при высоких паросодержаниях нет необходимости поддерживать высокие значения градиента давления. В этом случае для сепарации жидкости на поверхность достаточна только непрямолинейность течения, которая достигается закруткой потока [18, 51, 78 и др.]. Очевидно, что режимы течения закрученных потоков будут отличаться от описанных выше.
Закрутка потока может осуществляться следующими методами: 1) приданием вращательного движения самому каналу; 2) установкой в канал закручивающих устройств (местных или на всю длину); 3) приданием поверхности канала криволинейной формы: каналы изогнутой формы, каналы с поворотами потока, сопла, витые трубы, а также змеевиковые каналы.
На рис. 1.7 приведены характерные режимы течения двухфазного потока во вращающейся трубе, представленные в работе [32]. Под действием силы трения со стороны вращающейся стенки жидкость увлекается поверхностью трубы в направлении ее вращения. Центробежная сила,