Турбулентная вынужденная конвекция и потери давления в однофазном закрученном потоке, страница 19

Подводя итог анализу исследований теплообмена в недогретом закрученном потоке в условиях одностороннего нагрева, следует остановиться на работе [124], представляющей основные результаты, полученные международной командой исследователей в рамках экспериментального теплофизического обоснования конструкции дивертора ITER. Эта работа подчеркивает прикладную инженерную направленность этих исследований, сконцентрированных на выборе оптимальной конструкции тепловоспринимающих модулей дивертора и получении для них значений КТН. Итогом исследований теплообмена в недогретом закрученном потоке в [124] является рекомендация соотношений (1.16) для расчета конвективного теплообмена и (1.21) для теплообмена при кипении. Рассматривая возможные варианты конструкции охлаждающих элементов дивертора (трубы со скрученной лентой, трубы с пористым покрытием, трубы с внутренней резьбой и гипервапотронные (hypervapotron) модули), в [124] подчеркивается, что в программе ITER из сравнения основных параметров (достоверность базы данных, время наработки, стоимость) выбор сделан в пользу труб со скрученной лентой, результаты исследования КТН для которых отражены в [115].

Известные экспериментальные данные о КТН при кипении в недогретом до температуры насыщения закрученном потоке в условиях одностороннего нагрева представлены в таблице 1.3. Данные включают в себя 166 точек, полученных в горизонтальных каналах (за исключением данных [106]) с непрерывной закруткой потока с помощью скрученных лент, теплоноситель – вода.

Таблица 1.3. Экспериментальные данные о КТН при кипении в недогретом закрученном потоке в условиях одностороннего нагрева

Данные таблицы 1.3 получены, в основном, в каналах с внутренним диаметром 6 –10 мм при коэффициентах закрутки  k= 0,79–0,90 и разной относительной нагреваемой длине. Прямое сопоставление данных таблицы 1 затруднено из-за отличий параметров потока и условий экспериментов. В перекрывающихся диапазонах параметров данные, полученные при обогреве пучками частиц, показывают приемлемое соответствие.

1.4. Выводы

Оценивая число выполненных исследований гидродинамики и теплообмена в закрученном с помощью лент турбулентном потоке однофазного теплоносителя в условиях равномерного нагрева, основываясь на данных подробного обзора [144] и добавляя к ним некоторые выпавшие из [144] отечественные исследования, можно получить около ста работ. Эти работы выполнены в разных условиях, на различных теплоносителях, как жидких, так и газообразных. Казалось бы этого числа более чем достаточно для построения надежных обобщающих уравнений. Сравнение расчетов по полученным в этих работах уравнениям показывает значительное их расхождение, превышающее допустимый уровень в инженерных расчетах. Данных о теплообмене при кипении в недогретом до температуры насыщения закрученном потоке теплоносителя в условиях равномерного нагрева известно на порядок меньше [145]. Итогом обобщения экспериментальных данных этих работ являются эмпирические уравнения, используемые в ограниченном диапазоне параметров потока. Неопределенность с выбором уравнений для расчета теплообмена и гидравлического сопротивления вынуждает прибегать к опытной проверки условий их применимости.