Критические тепловые нагрузки при кипении, страница 3

2. Характерные изменения показаний термопары Т1 показывают общие тенденции при rw = 440–4300 кг/(м²∙с). При развитом пузырьковом кипении изменение показаний укладывается в 1–2 К. При нагрузке, соответствующей критической, наблюдается периодическое нарастание и спад показаний Т1, с амплитудой изменения до 7 К. Увеличение нагрузки сверх критической приводит к росту во времени среднего значения показаний Т1 с увеличением амплитуды изменения значений. При наименьшей из исследованных rw = 440 кг/(м²∙с) и соответственно наименьшем недогреве жидкости частота изменения показаний Т1 наибольшая.

По результатам сопоставления изменений показаний термопар, расположенных по условной линии тока жидкости не удалось зафиксировать временной сдвиг в изменениях показаний, что, по-видимому, свидетельствует об отсутствии прохождения вдоль стенки крупных паровых образований.

3. При тепловой нагрузке, превышающей критическую, устойчиво сосуществуют по периметру канала пленочное и пузырьковое кипение, а также однофазный теплообмен. Доля периметра, занимаемая пленочным кипением, при rw = 440 кг/(м²∙с) достигала в опытах 1/3 части (рис. 6.11).

4. Увеличение массовой скорости и недогрева приводит к росту значений КТН. Увеличение давления при фиксированной массовой скорости и температуре на входе приводит к экспериментально зафиксированному увеличению значений температуры стенки и уменьшению значений КТН. Влияние массовой скорости и давления на значения показаний Т1 при фиксированных остальных параметрах иллюстрируют рис. 6.12 и 6.13 соответственно.

На рис. 6.12 представлено сравнение показаний Т1, полученное экспериментально изменением расхода жидкости при фиксированных параметрах: подводимая тепловая нагрузка q_е = 14 МВт/м², давление р_ср = 1.0 МПа, температура воды на входе Т_ж = 22 ^оС, коэффициент закрутки k = 0.36. Линии на рис. 6.12 в порядке уменьшения значений Т1 соответствуют значениям массовой скорости rw = 780, 900, 1100, 1500 и 2200 кг/(м²∙с). Средняя температура воды составляла соответственно Т_ж.ср = 45, 40, 36, 31 и 26 ^оС.

На рис. 6.13 представлено сравнение показаний Т1, полученное экспериментально изменением давления воды при фиксированных параметрах: подводимая тепловая нагрузка q_е = 14 МВт/м², массовая скорость rw = 1200 кг/(м²∙с), температура воды на входе Т_ж = 22 ^оС, коэффициент закрутки           k = 0.36. Линии на рис. 6.13 в порядке увеличения значений Т1 соответствуют значениям давления р_ср = 0.65, 1.27, 1.65 и 2.12  МПа. Средняя температура воды составляла соответственно Т_ж.ср = 32, 35, 36 и 37 ^оС. Подводимая тепловая нагрузка превышала критическую для всех значений давления.

Рис. 6.12. Показания термопары Т1 в зависимости от массовой скорости при фиксированных значениях остальных параметров

Рис. 6.13. Показания термопары Т1 в зависимости от давления при фиксированных значениях остальных параметров

Экспериментально зафиксированное увеличение значений температуры стенки с ростом давления подчеркивает справедливость высказанного в [183] предположения о термодинамическом характере кризиса теплообмена, наблюдаемого в условиях одностороннего нагрева при охлаждении закрученным потоком. Для данных, представленных на рис. 6.13, давление воды составляло р_ср = 0.65, 1.27, 1.65 и 2.12 МПа, что соответствует значениям температуры насыщения Т_s = 162, 190, 203 и 215 ^оС. С увеличением давления при практически одинаковых других параметрах потока, температура стенки увеличивается. Перегрев стенки относительно температуры насыщения по данным рис. 6.13 уменьшался соответственно DТ_s = 176, 158, 152 и 148 K. Уменьшение перегрева стенки приводило к ослаблению вклада составляющей теплообмена за счет кипения q_кип (определяемой уравнением (5.4)), на поверхности стенки, где реализуется пузырьковое кипение, в полный тепловой поток. Теплообмен становился менее интенсивным, и как следствие возрастала температура стенки. Подробно вопросы достижения термодинамического предела пузырькового кипения обсуждаются далее.