Влияние пористого покрытия на теплоотдачу в области ухудшенного теплообмена, страница 3

Зависимости критической тепловой нагрузки от массовой скорости при Р=0,5 МПа,  x» -0,2 для трубы без покрытия (линия 1), с закрученной лентой (линия 2) и пористым покрытием (линия 3) представлены на рис. 3.32. Закрутка потока начинает влиять на критическую тепловую нагрузку при rw > 800 кг/(м²·с). При rw =3000 кг/(м²·с) закрутка потока приводит к увеличению q_кр в 1,5 раза.

Влияние пористого покрытия на q_кр зависит от массовой скорости. При массовой скорости rw, равной примерно 200 кг/(м²·с), пористое покрытие приводит к повышению q_кр в три раза. С увеличением массовой скорости влияние пористого покрытия ослабевает, хотя остается значительным. При rw = 10 000 кг/(м²·с) значение q_кр в два раза выше, чем в трубе с технически гладкой поверхностью.

Таким образом, в рассмотренном диапазоне параметров влияние пористого покрытия на q_кр более существенно, чем закрученной ленты.

 

Рис.3.32. Зависимость критической тепловой нагрузки от массовой скорости для пароводяного потока при P = 0,5 МПа, x= - 0,2:

1 - без интенсификаторов теплосъема; 2 - с закрученной лентой; 3 - c медным спеченным покрытием толщиной 0,15 мм

Эффект пористого покрытия объясняется увеличением плотности активных центров парообразования с оптимальными распределением и размерами для поверхности с пористым покрытием, что проявляется в большей мере при низких массовых скоростях.

Зависимость для расчета критической тепловой нагрузки

При обработке данных по q_кр применен подход, согласно которому влияние ряда факторов на q_кр учитывается с помощью поправочных коэффициентов, отражающих влияние каждого фактора в отдельности:

где q_кр0 - критическая тепловая нагрузка в «стандартных условиях», а именно, в случае прямолинейного потока насыщенной жидкости в горизонтальной трубе с однородным нагревом;  - поправки, учитывающие влияние недогрева теплоносителя, ориентации источника нагрева относительно рабочего участка, закрутки потока, пористого покрытия.

В МЭИ [3.18]  получена следующая зависимость  для расчета критической тепловой нагрузки в стандартных условиях

qкр0= ,

(3.44)

где

;  ;.

Влияние недогрева теплоносителя можно учесть с помощью соотношения

,

(3.45)

где .

При нагреве горизонтальной трубы сверху получено, что

,

(3.46)

где   

Влияние закрутки потока описано выражением

,

(3.47)

где   

h - толщина скрученной ленты;  g- гравитационное ускорение;  - центробежное ускорение, определяемое из соотношения

где H- шаг закрутки ленты на 360°. В опытах установлено, что влияние закрутки потока на критическую тепловую нагрузку начинает проявляется при  .

Влияние пористого покрытия описано с помощью выражения

где  N=;

 ;

 

- максимальный диаметр поры;  - коэффициент теплопроводности каркаса; e - пористость; e′, e″ - объемные доли  жидкости  и пара в покрытии; l′,l″ -- коэффициенты теплопроводности воды и пара при  

 

Формула для температурного напора, соответствующего критической тепловой нагрузке, предложена Г. Барчем и Д. Шредер ¾ Рихтером [3.19].

Окончательное выражение для расчета q_кр имеет вид

=

(3.49)

где  - рассчитываются по приведенным выше формулам;

                        (3.50)

при rw  = (100 – 10 000) кг/(м²·с), (2–150)°C; Р = (0,1–1) МПа.

3.6. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООТДАЧИ В ПЕРЕХОДНОЙ

И ЗАКРИЗИСНОЙ ОБЛАСТЯХ СПИРАЛЬНОЙ ТРУБЫ

Интенсификация теплообмена в переходной и закризисной областях спиральной трубы представляет особенный интерес в связи со специфическими условиями теплосъема.