Локальные процессы взаимодействия компонентов двухфазного потока в элементах энергетических установок

• Автор: Гугучкин, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 05.14.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 379 с.

Кубанский Государственный технологический
университет
На правах рукописи
ГУГУЧКИН Виктор Васильевич
ЛОКАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КОМПОНЕНТОВ ДВУХФАЗНОГО ПОТОКА В ЭЛЕМЕНТАХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Специальность 05.14.05 - Теоретические основы теплотехники
ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора технических наук
Научные консультанты: д-р техн. наук, профессор
A.C. Трофимов,
д-р техн. наук, профессор
Б.И. Нигматулин
Краснодар

СОДЕРЖАНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
1. ПОСТАНОВКА ВОПРОСОВ
1.1. Срыв жидкости с пленки и разбрызгивание пленки падающими на
НЕЕ КАПЛЯМИ
1.2. Осаждение капель жидкости из дисперсного потока на нагретую СТЕНКУ
1.3. Математические модели определения полей температуры
1.4. Температурные напряжения при взаимодействии капель с поверхностью
1.5. Влрряние турбулентности на движение капель
1.5.1. Описание движения дисперсных систем в форме Эйлера
1.5.2. Представление движения диспергированной фазы в форме Лагранжа.
Силы, действующие на частицы
1.5.3. Турбулентная диффузия частиц и среды
1.5.4. Вихревые структуры в турбулентных потоках и движение частиц
1.6. Задачи исследования

2. СРЫВ ЖИДКОСТИ С ПЛЕНКИ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОСАЖДАЮЩИХСЯ КАПЕЛЬ С ПЛЕНКОЙ В ДИСПЕРСНО-ПЛЕНОЧНЫХ ПОТОКАХ
2.1. Экспериментальные установки и методики измерений
2.2. Результаты экспериментального исследования
2.2.1. Волновое течение пленки жидкости под действием газового потока. Границы пленочных режимов
2.2.2. Размеры и скорости капель, срывающихся с пленки
2.2.3. Размеры и скорости капель, образующихся при разбрызгивании
2.3. Анализ результатов экспериментов
3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ОСАЖДАЮЩИХСЯ КАПЕЛЬ ЖИДКОСТИ С НАГРЕТОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
3.1. Экспериментальная установка для измерения величины смоченной площади и длительности смоченного контакта при взаимодействии капель
с нагретой поверхностью
3.2. Результаты экспериментального исследования
3.2.1. Качественные особенности процесса взаимодействия движущейся капли с нагретой поверхностью
3.2.2. Смоченная площадь и длительность смачивания
3.2.3. Эффективность теплосъема при взаимодействии осаждающихся капель
с нагретой поверхностью
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ОСАЖДЕНИИ КАПЕЛЬ НА ПЕРЕГРЕТУЮ СТЕНКУ
4.1. Методика исследования
4.1.1. Экспериментальная установка для определения температуры поверхносупи образца
4.1.2. Экспериментальный образец
4.2. Результаты экспериментов
5. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ НЕСТАЦИОНАРНОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ В ЗОНЕ КОНТАКТА КАПЛИ С НАГРЕТОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ
5.1. Определение теплового потока
5.1.1. Аналитическое решение задачи с заданной температурой в пятне контакта
5.1.2. Решение задачи с равномерной плотностью теплового потока в пятне контакта
5.1.3. Частные случаи возмущения
5.1.4. Построение оригинала передаточной функции
5.2. Анализ результатов экспериментального исследования
6. ТЕПЛООБМЕН ПРИ ТЕЧЕНИИ ДИСПЕРСНОГО ПОТОКА
6.1. Интенсивность осаждения капель на перегретую стенку
6.2. Определение тепла, снимаемого каплями от стенки
6.3. Расчет теплообмена дисперсного потока в пароперегревателе парового котла
7. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СЕПАРАЦИИ В ПРЯМОТОЧНЫХ АППАРАТАХ ЦЕНТРОБЕЖНОГО ТИПА С УЧЕТОМ ВТОРИЧНОГО СРЫВА И РАЗБРЫЗГИВАНИЯ ПЛЕНКИ ЖИДКОСТИ
7.1. ПредставЛЕНР1Я о процессе центробежной сепарации и расчете ее эффективности

1.4. Температурные напряжения при взаимодействии капель с поверхностью
Процессы теплообмена при осаждении капель жидкости из дисперсного потока на перегретую стенку в различных элементах энергетического и технологического оборудования сопровождаются пульсациями температур. При этом возникают соответствующие температурные напряжения [219]. Наибольшую опасность вызывают пульсации температур, обусловленные изменением условий теплоотдачи [61].
Переход из дисперсно-пленочного режима в дисперсный сопровождается изменением теплоотдачи и происходит на определенном участке парогенерирующего канала, где возникают пульсации температур поверхности вследствие поперечного его охлаждения либо перемежающимися ручейками жилкой пленки, либо паром [40,41,101,145,222,227,230].
Экспериментальные или теоретические данные об изменениях температур позволяют решить задачу о пульсациях напряжений в стенке тепло-передающей поверхности.
Если напряжения обусловлены большим количеством влаги, то вполне приемлема одномерная постановка задачи, что и выполнено в ряде из указанных работ. Решение же прочностных задач даже в двумерной постановке связано с большими математическими трудностями, поэтому в литературе мало таких работ по теоретическому исследованию процессов взаимодействия капель с перегретой поверхностью. Совсем отсутствуют работы по оценке долговечности элементов, подвергающихся воздействию пульсаций температур и напряжений, обусловленным случайным выпадением капель на поверхность и возникновению локальных тепловых ударов, приводящих к циклическим напряжениям, которые , как известно, могут приводить к разрушениям.
Вейцман в работе [29] рассматривал задачу о термоупругих напряжениях в однородном изотропном полупространстве при скачкообразном за-