Для анализа кипения интерес, прежде всего, представляет положение точек 1 и 2 на кривой рис.1.8. Согласно выводам работы [61], точка 1 находится в области тепловых нагрузок, соответствующих конвективному теплообмену. Уменьшение потерь давления, вызванное изменением вязкости жидкости, становится не столь заметным при приближении температуры стенки к температуре насыщения воды для оговоренных выше параметров потока, в силу меньшей зависимости вязкости воды от температуры в данном интервале. С другой стороны, анализ данных [65] говорит о соответствии тепловых нагрузок в точке 1, нагрузкам, определяющим изменения в характере теплообмена. В этой связи тепловые нагрузки, соответствующие началу кипения, надежнее определять из опытных данных, характеризующих теплообмен. Большее значения при анализе зависимости Dр(q), имеют тепловые нагрузки, определяющие положение точки 2. Кипение при тепловых нагрузках, заметно превышающих определяющие положение точки 2, имеет все внешние и внутренние признаки, характерные для кипения в потоке слабо недогретой или насыщенной жидкости, определяемые, прежде всего, особенностями поведения паровой фазы вблизи стенки. Кипение, в области тепловых нагрузок от соответствующих началу кипения до, по крайней мере, соответствующих положению точки 2, получило название неразвитого поверхностного кипения. Эта область ранее рассматривалась как переходная между чисто конвективным теплообменом и развитым кипением. Опытные данные, показывающие, что данная область кипения может захватывать тепловые нагрузки вплоть до критических, сформировали иное отношение к этому виду кипения, для которого Ю.А. Зейгарником в [66] предложено название «переродившееся кипение».
Рассмотрение опытных данных о потерях давления в незакрученном потоке позволило выделить две характерные области тепловых нагрузок при кипении: в первой области наличие паровых образований на стенке не вносит дополнительного гидравлического сопротивления, во второй области происходит увеличение сопротивления движению жидкости. Для расчета потерь давления при кипении в недогретом потоке известны как эмпирические зависимости, предложенные например в [63, 64, 67, 68], так и аналитические, базирующиеся на полуэмпирических моделях [69–71].
Переходя к анализу опытных данных в закрученном потоке, ограничимся рассмотрением работ, где закрутка потока осуществляется вставленными на всю длину рабочих участков скрученными лентами. Канал лентой делится пополам, и движение жидкости происходит по винтовой траектории. Стенки канала, по которому движется жидкость, образуют половина внутреннего нагреваемого периметра трубы и холодная лента. Основные закономерности зависимости Dр(q) для прямого потока должны сохраниться и для закрученного потока, но могут проявляться менее выражено с учетом того, что соотношение «горячей» и «холодной» частей внутреннего периметра канала составляет p/2. Такой вывод позволяют сделать опытные данные работы [72], где исследовано влияние массовой скорости и недогрева воды в закрученном потоке на зависимость Dр(q). При исследовании потерь давления в закрученном потоке основной акцент традиционно делается на изучение влияния закрутки потока на Dр. Зависимости вида Dр(q) встретить в научной литературе чрезвычайно сложно. На рис. 1.9 представлены опытные данные [72] именно в виде зависимости Dр(q) при различных значениях коэффициента закрутки потока.
Рис. 1.9. Потери давления в закрученном потоке [72]: диаметр трубы 2,44 мм, массовая скорость 15000 кг/(м2×с), температура воды на входе 23 оС, давления на выходе 1,0 МПа, относительная длина рабочего участка 24
Опытные данные, представленные на рис. 1.9, показывают, что увеличение интенсивности закрутки потока приводит к смещению условного минимума зависимости Dр(q) для каждого коэффициента закрутки в сторону больших тепловых нагрузок. Такое влияние сходно с увеличением скорости потока для труб без ленты, ведь увеличение коэффициента закрутки потока при неизменной скорости на входе приводит к увеличению действительной скорости жидкости вблизи стенки в (1+k2)0,5 раз. Таким образом, в закрученном потоке появляется дополнительный способ, позволяющий увеличивать протяженность области по тепловым нагрузкам, в которой наличие паровых образований на стенке не вносит дополнительного гидравлического сопротивления.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.