Теплообмен при пузырьковом кипении, страница 6

Рис. 5.16. Сравнение опытных данных о теплообмене при кипении в недогретом потоке воды [119], [75], хладона R113 [174] и собственных данных с расчетом по (5.1)

Сравнение, прежде всего, подтверждает работоспособность расчетной методики как для условий одностороннего, так и равномерного нагрева, если не акцентировать внимание на опытных данных [75], полученных в трубе без ленты. Отличное от всех прочих поведение этой зависимости q(DT_s) при начале кипения, по-видимому, связано исключительно с особенностями получения этих опытных данных. Опытные данные разных авторов, полученные на воде, показывают разумное согласие между собой. Данные, [174] полученные на хладоне R113, как уже отмечалось, характеризует более весомый вклад слагаемого q_кон в (5.1) в сравнении с другими данными. Для данных [174] характерны наименьшие значения коэффициента теплоотдачи, прежде всего из-за отличия теплофизических свойств хладона R113 в сравнении с водой при данных экспериментов (так, например, теплопроводность меньше более чем на порядок).

Сопоставление всего массива опытных данных [119], [75] и [174] с расчетом по (5.1), (5.4) и (5.2) представлено на рис. 5.17. Всего в обработку вошло 348 точек (данные [119] – 30 точек, данные [75] – 252 точки, данные [174] – 66 точек). Сопоставление позволят говорить об удовлетворительном согласии расчетных и опытных данных. Почти все точки, за единичным исключением, укладываются в 25% коридор отклонений.

Рис. 5.17. Сопоставление массива опытных данных [119], [75] и [174] с расчетом по (5.1)

Можно отметить универсальность разработанной расчетной методики, с ее использованием удовлетворительно обобщены как собственные опытные данные, так и данные других авторов (всего 800 точек), в том числе как для условий равномерного, так и одностороннего нагрева, в прямом и закрученном потоке разных жидкостей. Методика апробирована в диапазоне параметров потока: p = 0.44 –2.0 МПа, rw = 350 – 45000 кг/(м²×с), х < – 0.2, k= 0 – 0.9.

5.3. Опытные данные, полученные на РУ № 2 и № 3

Методика проведения опытных исследований теплообмена при кипении для РУ № 2 и № 3 была аналогична исследованиям, выполненным на РУ № 1. Также для каждого РУ и шага закрутки ленты при фиксированных значениях температуры воды и давления на входе, массового расхода воды через рабочий участок, дискретно, с шагом ~ 10% увеличивалась подводимая к мишени тепловая нагрузка. Ограничением по подводимой нагрузке являлось для РУ № 2 достижение кризиса теплообмена, после чего нагрев прекращался, для РУ № 3 – появление цветов побежалости на тепловоспринимающей поверхности мишени, дальнейшее повышение нагрузки было затруднено, и нагрев прекращался. При этом на внутренней поверхности канала существовал устойчивый пузырьковый режим кипения. Достигнуть критических тепловых нагрузок для вида РУ № 3, представленного на рис. 2.8 не удалось. Методика обработки данных температурных измерений, основана на применении численного решения краевой задачи теплопроводности (см. главу 2). При этом в граничные условия на внутреннем периметре канала входят значения коэффициентов теплоотдачи, определяемые по методикам, представленным в разделах 4.2 и 5.2 настоящей работы. Массив опытных данных получен в следующем диапазоне параметров потока воды: давление p = 0.7 – 1.0 МПа, массовая скорость rw = (1 - 20)×10³ кг/(м²×с), температура воды на входе                   Т_ж = 20 - 60 ^оC. Для рабочего участка РУ №2 использовались скрученные ленты с коэффициент закрутки k = 0.37 и 0.19; для РУ №3 k = 0.49. Для сравнительного анализа в качестве контрольных данных использовались результаты измерений на РУ без ленты.

На рис. 5.18 и 5.19 в координатах a(q) представлены опытные данные, полученные при исследовании теплообмена при кипении на РУ № 2 и № 3. Практически горизонтальные участки на рис. 5.18 и 5.19 соответствуют теплообмену в режиме однофазной конвекции, а наклонные – теплообмену при кипении.  Для  этих РУ зависимости a(q) сходны между собой, и отличаются от зависимостей, характерных для РУ № 1, бóльшими значениями плотности теплового потока.