Критические тепловые нагрузки при кипении, страница 4

6.1.2. Влияние ориентации скрученной ленты на распределение температуры стенки

На РУ №4 (см. рис. 2.10) были впервые выполнены экспериментальные исследования влияния положения скрученной ленты относительно лобовой точки внутреннего периметра на характер распределения температуры стенки канала [186].

До этого, в условиях равномерного нагрева, в других работах исследовалось только влияние зазора между стенкой трубы и лентой на течение и характеристики теплообмена [6, 10, 12, 187].

В РУ №4 лента вставлялась по свободной посадке, зазор между стенкой и лентой составлял » 0,1 мм. Возможность измерения температуры мишени вблизи внутренней стенки с угловым шагом φ = 15° вдоль линии тока жидкости обеспечивалась согласованностью расположения термопар в стенке мишени и параметров скрученной ленты. Переход к разным линиям тока  осуществлялся поворотом скрученной ленты по отношению к обогреваемой поверхности с шагом в 30°. Положения ленты в центральном сечении рабочего участка (сечение А-А на рис. 2.10) показаны на рис. 6.14.

Рис. 6.14. Углы поворота ленты a относительно поверхности обогрева

Измерения распределения температур были выполнены для разных углов поворота ленты в однотипных условиях: температура жидкости на входе Т_ж.вх = 20 ^оС, давление р_ср = 1,0 МПа, массовая скорость теплоносителя rw = 1100 и 2200 кг/(м²×с), плотность подводимого теплового потока q_е = 3,4 –15,5 МВт/м² с дискретным шагом изменения 1,1 МВт/м².

Характерные распределения температур в мишени при положениях ленты 2, 3 и 4 (в соответствии с рис. 6.14), имели общие тенденции с подробно представленными в разделе 6.1.1 распределениями для положения ленты 1 (рис. 6.14). Поворот скрученной ленты по отношению к обогреваемой поверхности на угол 30° приводит к смещению линии тока вдоль продольной оси z на  1/16 от шага закрутки ленты t = 40 мм.

На рис. 6.15 показан трехмерный эскиз РУ №4, на котором соответствующими маркерами показаны точки измерения температур в соответствии с положениями ленты 1 – 4 (рис. 6.14).

Рис. 6.15. Эскиз РУ №4 с обозначенными точками измерения температуры

Сравнение распределения осредненных значений температур для разных положений ленты 1–4 представлено на рис. 6.16 – 6.18 при массовой скорости rw = 1100 кг/(м²×с), для которой отличия в распределениях проявляются наиболее отчетливо. Сравнение на рис. 6.16 – 6.18 показано в виде зависимости показаний термопар Т1–Т6 (см. рис. 2.10) от относительной координаты z/t, начало оси zсоответствует центральному поперечному сечению мишени РУ № 4. Наибольшее значение температуры соответствует Т1, далее, в порядке убывания соответственно до Т6, для каждого положения ленты 1–4 (рис. 6.14).  На рис. 6.19 представлена зависимость показаний термопары T1 при всех четырех положения ленты 1–4 в зависимости от плотности подводимого теплового потока. На рис. 6.20 представлено сравнение показаний термопар Т1–Т8 РУ № 4 (см. рис. 2.10) при положениях ленты 1–4 (рис. 6.14). Измерения температур выполнены для каждого положения ленты в однотипных условиях: температура жидкости на входе Т_ж.вх = 20 ^оС, давление                    р_ср = 1,0 МПа, массовая скорость теплоносителя rw = 2200 кг/(м²×с), плотность подводимого теплового потока q_е = 12,5 МВт/м².

Рис. 6.16. Температурное поле в стенки мишени для положений ленты 1–4 (рис. 6.14) при rw= 1100 кг/(м²∙с), q_е = 6,8 МВт/м²

Рис. 6.17. Температурное поле в стенки мишени для положений ленты 1–4 (рис. 6.14) при rw= 1100 кг/(м²∙с), q_е = 9,1 МВт/м²

Рис. 6.18. Температурное поле в стенки мишени для положений ленты 1–4 (рис. 6.14) при rw= 1100 кг/(м²∙с), q_е = 12,5 МВт/м²

Рис. 6.19. Показания термопары Т1 для положений ленты 1–4 (рис.            6.14)  в зависимости от плотности подводимого теплового потока при rw= 1100 кг/(м²∙с)

Рис. 6.20. Показания термопар Т1–Т8 РУ № 4 для положений ленты 1–4 (рис. 6.14)  при rw= 2200 кг/(м²∙с), q_е = 12,5 МВт/м²

Из анализа данных, представленных на рис. 6.16 – 6.20 можно сделать следующие выводы: