Влияние закрутки потока с помощью ленты, установленной в трубе, на критическую тепловую нагрузку. Кризис теплообмена в закрученных потоках

Страницы работы

Содержание работы

Лекция 123. Влияние закрутки потока с помощью ленты, установленной  в трубе, на критическую тепловую нагрузкуКризис теплообмена в закрученных потоках

В работах по управляемому термоядерному синтезу, в частности в системах инжекционного нагрева плазмы, плотность тепловых потоков достигает ~100 МВт/м2 и реализовать теплосъем в таких условиях возможно с применением закрутки теплоносителя. В ряде работ получено повышение критической тепловой нагрузки до 1,5–2 раз, однако существующие экспериментальные данные и расчетные зависимости для критических тепловых нагрузок противоречивы и расхождение в значениях критической тепловой нагрузки может достигать несколько раз. К тому же отсутствуют массивы согласованных опытных данных для критических тепловых нагрузок при закрутке потока с помощью ленты.

Данные известных работ по критическим тепловым нагрузкам для закрученных с помощью ленты потоков теплоносителя в трубах для отрицательных и положительных паросодержаний обобщены и на основе анализа собранного массива данных получены уравнения.Данные по критическим тепловым нагрузкам при закрутке потока в вертикальных и горизонтальных трубах охватывают следующие диапазоны параметров 0,1<p<20,1 МПа, 0,95<LH/d<480, 1<y<34,5, 200<rW<39000 кг/м2с, -0,45<x<0,95.

 

 

 

блица 4.2.4.

Источник

Кол-во точек

Р, МПа

rW, кг/м2с

Х

y(180°)

LH,м

d, мм

qкр, МВт/м2

X<0

Gambil, 1961 г.

28

0,1¸3,8

4260¸26960

-0,35¸0

2,3¸12,3

0,051¸0,441

3¸10

8,7¸59,3

Viskanta, 1961 г.

10

13,8

680¸2710

-0,06¸0

2,5¸5

0,46

8

1,7¸5,0

Feinstein, 1963 г.

27

0,3

6570¸33000

-0,27

2¸6

0,102

6

15,8¸87,4

Koski, 1988 г.

3

1,1

2900¸9500

-0,27

2

0,04

8

37,2¸60

Оводков, 1990 г.

32

0,1¸0,8

200¸3000

-0,14¸0

3,5

0,035

8

2,4¸14,2

Cattadori, 1993 г.

6

2,6¸3,6

5000¸14500

-0,29¸-0,09

1¸2

0,15¸0,30

8¸15

26,5¸49,6

Kinoshita, 1994 г.

110

0,1¸1,5

4600¸9000

-0,24¸-0,04

2,67¸3,47

0,1

6

8,5¸33,8

Araki, 1996 г.

15

1,0¸1,5

4000¸20000

-0,29¸-0,18

3

0,16

7

19,8¸45,9

Euratom, 1997 г.

47

1,0¸3,7

3000¸16000

-0,46¸-0,13

2

0,085¸0,115

10¸18

16,8¸68,6

Дедов, 2000 г.

63

0,7¸1,5

540¸8800

-0,38¸-0,19

1,75

0,07

8

20,0¸78,3

Итого…

338

0,1¸13,8

200¸33000

-0,48¸0

1¸12,3

0,07¸0,46

3¸18

1,7¸78,3

Viskanta, 1961 г.

44

13,8

680¸2710

0¸0,37

2,5¸5

0,46

8

1,7¸5,0

Mayinger, 1964 г.

71

7,0¸10,0

2300¸3700

0¸0,23

2,32¸5,71

0,28

7

3,5¸6,2

Moeck, 1964 г.

29

7,0

400¸1150

0,74¸0,95

5,5¸34,5

1,02

11

0,3¸1,2

Matzner, 1965 г.

27

6,9

1260¸4600

0,33¸0,88

15

4,87

10

1,0¸3,1

ВТИ, 1966 г., 1988 г.

99

4,9¸20,1

490¸2800

0,22¸0,98

10¸20

2,0

8¸20

0,4¸1,8

Итого…

270

4,9¸20,1

400¸4600

0¸0,98

2,5¸34,5

0,28¸4,87

8¸20

0,3¸6,2


0,95<LH/d<480, 1<y<34,5, 200<rW<39000 кг/м2с, -0,45<x<0,95.

При обобщении данных получены уравнения ( 38,391.36, 1.37). Результаты расчета представлены на рис. 1.8784

       (381.36)

где qкр– расчетная критическая тепловая нагрузка, МВт/м2; ρWмассовая скорость потока, кг/м2с; ky, kx, kl, kкоэффициенты, учитывающие влияние закрутки, недогрева жидкости до температуры насыщения, начального термического участка и давления соответственно

              (1.37)

где xмассовое паросодержание на выходе из трубы; yкоэффициент закрутки потока, равный отношению шага закрутки ленты на 180° к диаметру трубы; rV и rL плотность пара и жидкости на линии насыщения, кг/м3;LH длина участка нагрева трубы, мм; dдиаметр трубы, мм; ReЖ и PrЖ числа Рейнольдса и Прандтля, рассчитанные по температуре жидкости на выходе из трубы. Влияние kl на qкр сказывается при LH/d< 10.

 


Рис. 1.87. Отношение критической тепловой нагрузки, рассчитанной по уравнению (1.36), к полученной в опытах, в зависимости от массовой скорости

В итоге уравнение (1.3638) описывает 551 точку из 608 (91 %) точек полученного массива данных по критическим тепловым нагрузкам с разбросом ±40%. Если из этого уравнения исключить коэффициент влияния закрутки ky, то его можно использовать для расчета критических тепловым нагрузок и для прямолинейных потоков. Результаты расчета для прямолинейных потоков представлены на рис.851.88.

Untitled-1

Подпись: qкр. рас./ qкр. экс.

Подпись: ρW, кг/м2с

Рис. 851.88. Отношение критической тепловой нагрузки, рассчитанной по уравнению (1.38), к полученной в опытах для прямолинейных потоков в зависимости от массовой скорости.

Похожие материалы

Информация о работе