Влияние пористого покрытия на теплоотдачу в области ухудшенного теплообмена, страница 2

Рис. 3.31. Зависимость тепловой нагрузки от температурного напора при течении недогретой воды в трубе с технически гладкой поверхностью (1), закрученной лентой (2) и пористым покрытием (3):

P = 1 MПa, rw  = 800 кг/(м² с), DT_нед = 50 °С

Применение пористого покрытия существенно интенсифицирует теплообмен как в случае конвекции однофазной среды, так и при пузырьковом кипении. В трубе с пористым покрытием при DT= 0  тепловая нагрузка выше в 1,5 раза, а при DT= 25 ⁰C - в 2,5 раза. Температурный напор начала кипения в трубе с пористым покрытием существенно ниже и в рассмотренном режиме примерно составил  примерно 2°С.

Данные по теплоотдаче при кипении в трубе с технически гладкой поверхностью и интенсификаторами теплосъема описаны с разбросом ±25% уравнением

где  ;

теплоотдача при течении однофазной среды рассчитывается по уравнениям:

для прямолинейного потока

 ; для  закрученного потока

; для трубы с пористым покрытием

.

При достижении параметра К значения K_кр отклонение результатов расчета теплоотдачи по уравнению (3.42) от опытных данных превышает 25% и значение K_кр можно рассматривать как границу области, в которой реализуются докризисные режимы теплосъема. Значения К_кр для трубы с прямолинейным и закрученным потоком можно найти по формуле

K_кр = B(Fr)^c.

Значения постоянных величин, входящих в уравнение (3.42) даны в табл. 3.1

Влияние пористого покрытия и закрутки потока

на критическую тепловую нагрузку

Анализ данных по интенсивности пульсаций температуры стенки  S_т и давления в контуре установки S_р при кризисе теплообмена показывает, что с увеличением массовой скорости их значения снижаются.  Закрутка потока приводит к снижению S_т и с увеличением массовой скорости этот эффект становится более существенным

Информация по пульсациям температуры стенки и давления позволяет диагностировать режимы теплосъема, подтвердить достоверность решения обратной задачи теплопроводности, оценить ресурс теплопередающей поверхности и может быть использована при разработке модели кризиса теплообмена.

Данные по критической тепловой нагрузке q_кр без интенсификации теплосъема при нагреве горизонтальной трубы снизу обработаны с помощью метода наименьших квадратов с целью выявления влияния неоднородности распределения . Как установлено, в диапазоне значений параметра, характеризующего неоднородность нагрева поверхности,    влияние неоднородности распределения тепловой нагрузки по периметру трубы находится в пределах погрешности определения q_кр. Для иллюстрации этой закономерности данные по q_кр [3.18] при неоднородном распределении тепловой нагрузки по периметру  сопоставлены с имеющимися в литературе соотношениями, предложенными для однородного нагрева. Обнаружено, что отношение критических тепловых нагрузок при неоднородном и однородном нагреве по периметру  в рассмотренных условиях примерно равно единице.

Анализ данных по q_кр при различной ориентации источника нагрева относительно рабочего участка показал, что в области

rw<1500 кг/(м²·с) значение q_кр при нагреве горизонтальной трубы снизу вследствие влияния свободной конвекции выше. С понижением rw отмеченный эффект становится более значительным и при rw =200 кг/(м²·с) величина q_кр повышается примерно в два раза.