Влияние пористого покрытия на теплоотдачу в области ухудшенного теплообмена, страница 5

При обработке данных по граничному паросодержанию установлено, что в змеевиковом канале влияние массовой скорости на

x_гр менее существенно, чем в прямых трубах [3.20]

 (3.50)

 

Рис. 3.34. Распределения температуры стенки (T) и интенсивности ее пульсаций  (S)  по периметру спиральной трубы без покрытия (а) и с пористым покрытием  толщиной 0,2 мм (б):

Пароводяной поток, P = (0,2¾4,5) MПa, rw = (100¾600) кг/(м²·с), q = (0,3¾ 1,1) МВт/м²

Неоднородность гидродинамических условий и теплоотдачи по  периметру змеевика тесно связаны. Параметром, отражающим неоднородность теплосъема по периметру спиральной трубы, может служить отношение коэффициентов теплоотдачи, которые имеют место в окрестности наружной и внутренней образующих змеевика .

Отношение  является важной характеристикой, отражающей сформировавшееся  распределение режимов теплосъема в данном сечении спиральной трубы. Будем называть отношение  параметром, характеризующим неоднородность распределения теплоотдачи по периметру спиральной трубы.

Различие между _н  и  _в  наблюдается  в докризисной, переходной  и  закризисной областях. Наиболее существенно неоднородность теплосъема по периметру спиральной трубы проявляется в переходной области.  В диапазоне параметров, указанном выше, кризис теплообмена начинает развиваться в окрестности внутренней образующей змеевика и рост температуры стенки по длине спиральной трубы  происходит более резко.

Рассмотрим зависимости отношения  от разности x-x_гр  для змеевика без покрытия (рис. 3.35, а) и с пористым покрытием

( рис. 3.35, б) при Р=4,5 МПа, rw =120¾600 кг/(м²·с). В обоих случаях на зависимостях (на длине двух-трех диаметров канала от места начала зарождения кризиса теплообмена)  имеются максимумы, после прохождения которых величина отношение   достигает 2.

На начальном участке переходной области предполагаемое изменение рассматриваемой зависимости показано штриховой линией.

 

Рис. 3.35. Изменение отношения коэффициентов теплоотдачи для наружной и внутренней образующих змеевика по длине переходной и закризисной областей при P = 4,5 MПa, rw = (100 ¾600) кг/(м²·с)

а ¾ змеевик без покрытия; б ¾ змеевик с пористым покрытием

На основе опытных данных получены следующие соотношения  для змеевика с технически гладкой поверхностью

=7,6 ¾40() при <0,14;                           (3.51)

=2                        при >0,14;                               (3.52)

для змеевика с пористым покрытием

=31¾308()     при <0,09;                                   (3.53)

=2                          при >0, 09.                           ( 3.54 )

Здесь x_гр определяется по соотношению (3.50), а значение  можно рассчитать с помощью соотношений:

для змеевика без покрытия

;

( 3.55)

для змеевика с пористым покрытием

.

(3.56 )

Таким образом, с помощью указанных соотношений, можно рассчитать распределение коэффициентов теплоотдачи по длине спиральной трубы в переходной и закризисной областях.

Рассмотрим данные по теплоотдаче в закризисной области змеевиков с пористым покрытием и без покрытия. 

Как установлено, в змеевике с пористым покрытием (рис. 3.36) коэффициент теплоотдачи в закризисной области в два раза выше, чем в спиральной трубе без покрытия.

 

Рис. 3.36. Изменение  коэффициента теплоотдачи для наружной (1,3) и внутренней (2, 4) образующих змеевика по длине переходной и закризисной областей:

1,2 ¾ змеевик без покрытия; 3,4 ¾ змеевик с пористым покрытием

Таким образом, повышение теплоотдачи в спиральной трубе с пористым покрытием происходит как за счет закрутки потока, так и влияния покрытия. Рассмотренный комбинированный метод интенсификации теплосъема приводит к аддитивному действию двух его составляющих  методов интенсификации теплоотдачи.