Детальный анализ опытных данных, представленных на рис. 7.1–7.3, показывает, что при неизменной массовой скорости КТО слабо снижаются с ростом теплового потока, причем эта тенденция заметнее в области меньших массовых скоростей. Качественно это находит объяснение на основе уравнения (7.7). Из него следует, что при больших Rev для числа Nu следует пропорциональность Nu ~ Rev(n+1)/n, что ведет практически к прямой пропорциональности при высоких Re0 и соответственно больших n. Вместе с тем, при относительно низких числах Рейнольдса основного течения, т.е. для выбранной жидкости в канале заданного диаметра при меньшей массовой скорости, степенная аппроксимация профиля скорости требует меньших значений n. Указанные закономерности теплообмена при пленочном кипении в потоке недогретой жидкости могут быть учтены введением в итоговое уравнение поправочного множителя, по содержанию эквивалентного выражению в круглых скобках уравнения (7.7). Таким образом, расчетное уравнение для безразмерного коэффициента теплоотдачи при пленочном кипении в закрученном потоке недогретой жидкости рекомендуется в следующем виде [209]:
Nu = k1 Rev1(1 + k2/ Rev0.25). (7.9)
Теплопроводность и вязкость пара выбираются при средней температуре в паровой пленке Tср. п = (Tст+Ts)/2; теплоемкость жидкости – по средней температуре жидкости Tср. ж = (Tm+ Ts)/2; как говорилось выше, вязкость жидкости при расчете Re0 выбирается по Ts.
Значения эмпирических констант в уравнении (7.9): k1=0,24, k2=1,4 были подобраны из условия согласия с результатами опытных измерений [130]. Эти значения вполне согласуются с их предварительной оценкой и логикой преобразования исходного уравнения (7.7). Используемые в качестве определяющих критериев подобия числа Rev1 и Rev следуют непосредственно из модели, а итоговое уравнение (7.9) фактически представляет собой модификацию теоретического уравнения (7.7).
7.3. Сопоставление с опытными данными
На рис. 7.5 показано сопоставление
расчетов по формуле (7.9) с собственными опытными данными [130] (представленными
на рис.7.1–7.3). В закрученном потоке эффективная скорость жидкости возрастает
в сравнении со скоростью, отнесенной к площади сечения канала, нормального к
оси трубы. Влияние закрутки потока учитывается при расчете Rev1 и входящего в него коэффициента гидравлического
сопротивления ξ использованием скорости,
определяемой уравнением (3.4) 
. Поскольку все представленные на рис. 7.5 данные
получены в канале диаметром 8 мм (с учетом вставленной ленты dг = 4,6 мм) для одной степени закрутки, а вязкости пара и жидкости изменялись не очень значительно, то
абсцисса на графике отражает, в основном, изменение массовой скорости жидкости.
Поправка на влияние теплового потока на интенсивность теплоотдачи, отражаемая
выражением в скобках в формуле (7.9), в условиях экспериментов [130] не
превышала 40%, так что ордината на этом графике приближенно соответствует
безразмерному коэффициенту теплоотдачи.
Рис. 7.5. Сопоставление расчетов по формуле (7.9) с опытными данными [130]. Точки – эксперимент, линия – расчет
Как видно из рис. 7.5, согласие опытных данных с теоретической зависимостью удивительно хорошее, если иметь в виду, что при пленочном кипении насыщенной жидкости в условиях свободного движения отклонение ±35% признается за норму. На рис. 7.5 95% точек лежат в полосе ±10% от расчетной кривой; среднеквадратичная погрешность аппроксимации данных составляет 2%. Причины столь хорошего соответствия рассчитанных и измеренных значений КТО заключаются, прежде всего, в отмеченном выше стабильном характере процесса пленочного кипения. Представляется несомненным и то, что предложенная простая модель верно отражает главные закономерности процесса теплообмена при пленочном кипении недогретой жидкости в условиях ее турбулентного течения.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.