Теплообмен при пузырьковом кипении, страница 3

·  полученный массив опытных данных охватывает области конвективного теплообмена, неразвитого и развитого пузырькового кипения в условиях сильно недогретого потока. Развитие пузырькового кипения в сильно недогретом потоке происходит плавно, без резкой смены режимов теплообмена. «Начало кипения», применительно к рассматриваемым условиям – тот момент, когда вклад составляющей кипения в полный тепловой поток, отводимый от стенки, становится заметным на фоне конвективной составляющей теплообмена. Перегрев стенки относительно температуры насыщения, соответствующий «началу кипения» в сильно недогретом потоке определяется массовой скоростью, и составляет для относительно малых массовых скоростях 20¸30 K, достигая значений более 60 K для rw >  8700 кг/(м²×с);

·  вынужденная конвекция оказывает сильное влияние на характеристики теплообмена при кипении недогретого теплоносителя. Это влияние становится определяющим при высоких массовых скоростях;

·  условия теплообмена в прямом и закрученном потоке качественно одинаковы, интенсификация теплообмена при одинаковых параметрах воды на входе связана, главным образом, с увеличением действительной скорости потока, хотя дополнительное влияние массовых сил на теплоотдачу также наблюдается;

·  наблюдается неплохое соответствие представленных в работе данных результатам [75], полученных для условий равномерного нагрева;

·  при относительно невысоких массовых скоростях (до 2200 кг/(м²×с)) реализуются режимы теплообмена с преобладающим влиянием механизмов пузырькового кипения, когда коэффициент теплоотдачи практически не зависит ни от скорости течения, ни от коэффициента закрутки потока.

5.2. Обобщение опытных данных

Данные измерений потерь давления в опытах с нагревом, представленные в главе 3, а также результаты измерений потерь давления на РУ № 1, выполненные при исследованиях теплообмена при кипении, позволяют сделать уверенный вывод о том, что для исследованного интервала температур стенки канала независимо от коэффициента закрутки при массовой скорости rw >  1000 кг/(м²×с) не наблюдается роста потерь давления с увеличением плотности теплового потока. Это значит, что появляющиеся при начале кипения на стенке пузырьки пара «сидят» на стенке в пределах вязкого подслоя. Оценки толщины вязкого подслоя по формуле [168]  и размеров жизнеспособного пузырька по формуле [90] показывают, что даже при самых неблагоприятных в опытах условиях больших скоростей и малых перегревов стенки значения y_в, как минимум на порядок превосходят R_*, что подтверждает возможность существования пузырьков пара в пределах вязкого подслоя. Тогда, как было отмечено в главе 1, наиболее реалистичная модель теплообмена представляется следующей [66, 78, 79]: передача тепла от стенки осуществляется за счет испарения жидкости в основании пузырька и конденсации в вершине, с последующим отводом тепла в ядро потока за счет вынужденной конвекции. На поверхности стенки, не занятой паровыми пузырьками, реализуется конвективный теплоотвод. Принимая во внимание  малые размеры оснований пузырьков, недостаток опытной информации о числе активных центров парообразования на стенке, в этих условиях, по-видимому, единственно реализуемый подход – пренебречь площадью поверхности контакта пар-стенка в сравнении с площадью стенки. В подобных условиях можно утверждать о практической независимости одновременности действия механизмов теплопереноса однофазной конвекцией и испарением. Расчетное соотношение построено на учете механизмов теплоотвода от стенки за счет однофазной конвекции и кипения в виде:

q = q_кон+ q_кип.                                             (5.1)

При этом принимается, что конвективный теплообмен действует так же, как в однофазном турбулентном потоке:

q_кон=a_кон(T_ст–T_ж),                                         (5.2)

где a_кон рассчитывается по изложенной в главе 4 методике.