Теплообмен при пузырьковом кипении, страница 7

Рис. 5.18. Зависимость коэффициента теплоотдачи от плотности теплового потока: РУ № 2, температура воды на входе Т_вх = 20 ^оС, давление в сечении расположения термопар p_ср = 1 МПа

Рис. 5.19. Зависимость коэффициента теплоотдачи от плотности теплового потока: РУ № 3, температура воды на входе Т_вх = 18 ^оС

Тенденции, отмеченные при обсуждении данных, полученных на РУ         № 1, прослеживаются и для массива данных о теплообмене при кипении РУ № 2 и № 3. Для данных РУ № 2, также как и для данных РУ №1, при коэффициенте закрутки  k = 0.37 и rw = 9800 кг/(м²×с), как видно из рис. 5.18,  при q> 20 МВт/м² не наблюдается изменений в характере коэффициента теплоотдачи от плотности теплового потока, т.е. не происходит смена режимов теплообмена. Представленные на рис. 5.18 и 5.19 данные подчеркивают сильное влияние вынужденной конвекции на характеристики теплообмена при кипении недогретого теплоносителя.

На рис. 5.20 показано сравнение опытных данных, полученных на               РУ № 2. При сходной относительно малой массовой скорости представлены данные для трубы без ленты и для трубы со вставленной лентой при разных коэффициентах закрутки.

На рис. 5.21 представлено сравнение опытных данных, полученных на РУ № 3 для закрученного и незакрученного потоков при относительно высоких значениях массовой скорости.

Рис. 5.20. Зависимость коэффициента теплоотдачи от плотности теплового потока: РУ № 2, параметры потока p = 1.0 МПа, Т_вх = 20 ^оС

Рис. 5.21. Зависимость коэффициента теплоотдачи от плотности теплового потока: РУ № 3, параметры потока p = 0.8 МПа, Т_вх = 20 ^оС

Данные рис. 5.20 и 5.21, равно как и 5.9 и 5.10 позволяют заключить, что наблюдаемые на этих рисунках отличия данных, соответствующих закрученному потоку, от данных для прямого потока, так же, как и влияние коэффициента закрутки, могут быть объяснены влиянием вынужденной конвекции. Влияние ленты сводится к увеличению эффективной скорости потока и интенсификации однофазного теплообмена за счет механизма центробежной конвекции.

Для оценки влияния вклада вынужденной конвекции в полный тепловой поток, отводимый от стенки на рис. 5.22 показано отношение q_кон/q_эксп в зависимости от массовой скорости, а на рис. 5.23  от температуры жидкости. Расчет плотности теплового потока, отводимой от стенки за счет вынужденной конвекции q_кон был выполнен по методике, изложенной в главе 4 для соответствующих экспериментальных значений плотности теплового потока на стенке q_эксп. На рис. 5.22 отношение q_кон/q_эксп представлено для данных, полученных на РУ № 1 и РУ № 2, а также данных [75] при некоторых фиксированных перегревах стенки относительно температуры насыщения. Собственные данные соответствуют давлению p_ср = 1 МПа, данные [75] p = 0.6 МПа. Для представленных перегревов стенки DТ_s = 40–80 K в зависимости от массовой скорости оценка вклада вынужденной конвекции в q_эксп, как видно из рис. 5.22, варьируется от 0.9 до 0.3. Увеличение перегрева стенки приводит к уменьшению этого вклада, а значит к логичному увеличению в балансе (5.1) вклада составляющей за счет кипения.  Увеличение этого вклада происходит и с ростом температуры потока, что демонстрирует рис. 5.23.

Рис. 5.22. Отношение q_кон/q_эксп в зависимости от массовой скорости

Рис. 5.23. Отношение q_кон/q_эксп в зависимости от температуры потока:              РУ № 2, DТ_s = 60 K, rw = 2200 кг/(м²×с), k = 0.37