Характер зависимости Dр(Тст), представленный на рис. 3.13 для прямого потока, сохраняется и для закрученного потока. При вставленной скрученной ленте, канал 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(Тст) в сравнении с прямым потоком могут проявляться менее выражено с учетом того, что соотношение «горячей» и «холодной» частей внутреннего периметра канала составляет p/2.
Рис. 3.13. Потери давления на нагреваемой мишени рабочего участка № 3 без ленты в зависимости от температуры стенки,Tвх = 16–20 °C
На рис. 3.14 приведена характерная зависимость потерь давления на нагреваемой мишени рабочего участка №2 при коэффициенте закрутки ленты k = 0.37 от температуры в верхней (лобовой) точке внутреннего периметра рабочего участка. Как видно из рис. 3.14, зависимость потерь давления качественно согласуется с зависимостью рис. 3.13. Для области, где начинается кипение (Tст > 200 °C), потери давления практически не изменяются с ростом температуры и гидравлическое сопротивление определяется только скоростью течения и вязкостью в пристеночном слое. Начинающийся затем рост потерь давления при Tст » 300 °C связан с появлением паровой пленки в окрестности лобовой точки.
Рис. 3.14. Зависимость потерь давления на мишени рабочего участка №2 от температуры в лобовой точке. Массовая скорость воды rw = 2200 кг/(м2×с), коэффициент закрутки ленты k = 0.37, Tвх = 20 °C, pвх = 1,0 МПа
Опытные данные о потерях давления в условиях одностороннего нагрева были обобщены по описанной выше методике (3.11). Особенность обработки этого массива экспериментальных данных заключается в расчете числа Рейнольдса (3.13), в которое непосредственно входит вязкость жидкости, сильно зависящая от температуры теплоносителя. В условиях одностороннего нагрева в представляемых экспериментах отношение вязкости жидкости при температуре скрученной ленты (которая мало отличается от температуры ядра потока) к вязкости при температуре лобовой точки внутреннего периметра трубы могло достигать значений 5 – 7 раз. В этом случае обычно вводимая поправка на неизотермичность течения в виде отношения вязкостей (см. например [144]) использоваться не может и вряд ли отражает физику процесса.
Изменение вязкости по периметру канала учтено соответствующим выбором температуры отнесения. Определение температуры отнесения основано на осреднении температуры внутреннего полупериметра винтового канала. Если средняя температура стенки трубы То, а температура скрученной ленты равна среднемассовой температуре жидкости Тж, то в с соответствии с долями внутреннего периметра средняя температура стенки будет Тс=(pТо+2Тж)/( p+2). Таким образом, вязкость жидкости следует определять по средней температуре пристеночного слоя:
Тотн=(Тс+Тж)/2=0.31То+0.69Тж. (3.15)
Для прямого потока Тс = То. Для условий одностороннего нагрева провести осреднение температуры стенки трубы в общем случае достаточно затруднительно. Распределение температуры по внутреннему периметру трубы зависит от плотности подводимого потока, вида сечения рабочего участка (соотношение ширины мишени и внутреннего диаметра канала оказывает сильное влияние на характер температурного поля мишени) и ряда других факторов. Для представленных ниже данных осреднение температуры стенки трубы было выполнено на основании полученного распределения температуры из численного решения краевой задачи теплопроводности. Осреднение температуры можно выполнить исходя и из измеренных температур мишени вблизи стенки канала. Для всех рабочих участков такие измерения проводились по угловой координате 0, 90 и 180 градусов от вертикали. Такое осреднение с учетом доли периметра, которой приписывается соответствующая температура, позволяет получать результаты, находящиеся в разумном согласии с осреднением, выполненным по рассчитанному распределению температуры.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.