Анализ опытных данных [77, 174] показал, что для всех режимов с пленочным кипением число Вебера, рассчитанное по толщине пленки, вычисленной, в свою очередь, на основе формулы (7.9) как δрасч = λп/α, превышает единицу. При относительно низких давлениях – менее 0,7 МПа, т.е. p/pкр ≤0,2 – расчет по формуле (7.9) вполне удовлетворительно согласуется с результатами измерений, как это видно из сравнения, представленного на рис. 7.7. Этим режимам отвечают значения We » 1,1–3,8. Видимо, эти значения числа Вебера определяют верхнюю границу применимости расчетного уравнения (7.9). С ростом давления число Вебера возрастает, паровая пленка становится неустойчивой, механизм теплоотдачи резко интенсифицируется в соответствии с описанной выше схемой. КТО при пленочном кипении R-113 в области высоких приведенных давлений (p/pкр = 0,35–0,7) превышали 100 кВт/(м2×К). При передаче тепла чистой теплопроводностью толщина паровой пленки при этом должна быть около 150 нм.
На рис. 7.7 представлены также опытные точки работ [194–196] для пленочного кипения недогретого хладона R-11, движущегося в канале прямоугольного сечения в условиях одностороннего обогрева. Для этих режимов число Вебера We ≤ 0,1, согласие опытных значений КТО с расчетом вполне удовлетворительное. Условие We < 0,1 выполняется и для данных [193], также представленных на рис. 7.7.
Наконец, на рис. 7.7. приведены опытные данные [198] для пленочного кипения недогретого хладона R-113 на наружной поверхности горизонтального цилиндра. При расчетах вместо величины ξ/8, входящей в определение Rev1 согласно формуле (7.8), использовалось значение коэффициента трения cf/2, вычисляемое по формуле Шлихтинга [210] для турбулентного пограничного слоя. В качестве линейного масштаба для Re0, Rev1, Rev и Nu бралось расстояние вдоль периметра от передней критической точки цилиндра, πd/4. Число We для этих режимов было заметно меньше, чем 0,1. Опытные точки хорошо согласуются с расчетной кривой.
Рис. 7.7. Сопоставление расчетов по формуле (7.9) с опытными данными
Выполненный качественный анализ механизмов переноса, имеющихся опытных данных и приближенные количественные оценки условий устойчивости поверхности паровой пленки позволяют утверждать, что разработанная модель теплообмена при пленочном кипении в турбулентном потоке недогретой жидкости верно отражает основные закономерности процесса. Уравнение (7.9), полученное на основе модели, подтверждается большим массивом собственных опытных данных [130] о пленочном кипении в турбулентном закрученном потоке недогретой воды при умеренных давлениях и обнаруживает разумное согласие с данными других авторов для хладонов при условии We≤1. При проведении расчетов с использованием (7.9) необходимо проверять выполнение этого условия, используя при вычислении числа Вебера расчетное значение толщины паровой пленки. При We>>1 (практически при We≥10) устойчивость поверхности паровой пленки нарушается, интенсивность теплообмена резко возрастает и, очевидно, не может быть объяснена теплопроводностью через слой пара.
7.4. Выводы
Рассмотрены имеющиеся опытные данные о теплообмене при пленочном кипении в недогретом потоке. Выполнен анализ условий опытов, показавший, что данные, полученные в околокритической области давлений, не могут быть обобщены на основании модели с ламинарной пленкой пара с использованием аналогии Рейнольдса.
На основе приближенной модели пленочного кипения получено уравнение для расчета теплоотдачи. Выполнено сопоставление расчетов с опытными данными, показавшее удовлетворительное согласие, как с собственными данными, так и с данными других авторов, как на воде, так и на хладонах. Проведена оценка границ применимости модели. Показано, что условию We > 1 соответствуют режимы с неустойчивой паровой пленкой, для которых разработанная модель неприменима.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.