Критические тепловые нагрузки при кипении, страница 12

Для данных о КТН при кипении в недогретом закрученном потоке при одностороннем нагреве электронным пучком [117] сравнение расчета по (6.1) показало значительное (доходящее до двух раз) превышение опытных значений КТН в сравнении с расчетными q_пр. К сожалению, опыты [117] также не сопровождались температурными измерениями. Фиксация кризиса была основана на визуальных наблюдениях за тепловоспринимающей поверхностью. Согласно [117] в момент кризиса температура тепловоспринимающей поверхности превышала 800 ^оС, что при толщине стенки 1.5 мм соответствует температуре в лобовой точке, значительно превосходящей температуру предельного перегрева жидкости. Т.е. для опытов [117] характерна ситуация, когда пленочное кипение занимает значительную часть внутреннего периметра канала. Кроме того, увеличению значений q_кр способствовали осевые растечки тепла, ведь из 400 мм РУ нагревалась только центральная зона длиной 100 мм (см рис. 1.13). По-видимому, КТН, полученные в [117] определяют предельную плотность теплового потока, которая может быть отведена на всем периметре рабочего участка. Наличие зоны (даже весьма значительной) с ухудшенным теплообменом не приводит, как уже говорилось, к необратимому росту температуры РУ, до тех пор, пока на остальной части периметра существует возможность теплоотвода подводимой нагрузки. Перераспределение потоков тепла от центральной зоны к периферии возможно вследствие высокой теплопроводности материала мишени РУ.  Может быть, для таких условий и сам термин КТН не является верным, оправданным представляется использование в [117] значения максимальной плотности подводимого теплового потока, определяющей условие механического неразрушения РУ.  Для нахождения максимальной плотности подводимого теплового потока может быть решена балансовая задача, как в подходе [182], и определены размеры зоны с ухудшенным теплообменом, при достижении которой невозможно на остальной части периметра отвести требуемую нагрузку. Правда, в условиях одностороннего нагрева, решение подобной задачи сильно затрудненно.

КТН, по уровню соответствующие представленным в [117], получены в [130]. В отличие от [117], опыты [130] сопровождались температурными измерениями. За критические нагрузки в [130] принимались, как и в настоящей работе, соответствующие появлению зоны с ухудшенным теплообменом в окрестности лобовой точки (см. раздел 1.3). Как оказалось, значения температуры стенки при КТН, практически с погрешностью определения температуры, соответствовали температурам предельного перегрева жидкости, причем даже для области относительно малых массовых скоростей. Достижению термодинамического предела кипения при малых массовых скоростях способствовала малая относительная длина мишени РУ в опытах [130]. Для расчета КТН [130] может быть использована методика расчета теплообмена, представленная в главе 5. Использование в (5.1), (5.4) и (5.2) условия равенства температуры стенки температуре предельного перегрева жидкости Т_ст=Т_пп определяет термодинамически предельные значения тепловых потоков за счет однофазной конвекции и кипения [183, 184]. Суммарный тепловой поток соответствует наступлению кризиса, т.е. формула (5.1) дает в этом случае значения q_кр. Значения температуры предельного перегрева для давлений, исследованных в [130]  р=0.7, 1.0 и 1.5 МПа, рассчитанные по методике Снытина (см. [90])  равны соответственно 310, 311 и 312.5^оС, т.е. различаются мало. Это значит, что вклад конвективной составляющей в критический тепловой поток при одинаковой среднемассовой температуре жидкости практически не зависит от давления. Вместе с тем, температура насыщения Т_s в рассматриваемом диапазоне давлений изменяется на ~33 К, так, что q_кип заметно снижается с ростом давления. Этим и объясняется кажущееся на первый взгляд неестественным уменьшение КТН с ростом давления, отмеченное в [130]  и [117].