Основы теории теплообмена Кутателадзе С.С. (1013620), страница 63
Текст из файла (страница 63)
(22.6.6) Количество тепла, идущего на собственное парообразование, равно 4/„р„а пузыри н волны на пленке образуют ячейки величиной порядка лапласовой постоянной. Тогда можно написать, что (/ ~ 34крэ/(гр" /70)' /~о = Р о/О (Р' — Р")1 т. е. и=зй,(а ' '" )'"(д ' ' )'". (22.6.7) Отсюда 4/ир ж 1+ 4/тр/4/кр, — 1+2$/3//зз(РгзАг )-1!4 (р /р )з!4 ЛЕ/г, (22.6.8) что совпадает со схемой обтекания лобовой точки.
Расхождение со схемой обтекания пластины имеет порядок Рг!!з. Значение комплекса (Рг'Агв)Ы' для многих жидкостей лежит в весьма узких пределах, претерпевая заметные изменения только вблизи критической точки. Так, при 0,01р„р ( р < 0,5ркр для воды значение этого комплекса находится в пределах 34 — 45, для бензола — 45 — 55, для спирта — 35 — 47. 312 Б связи с этим практически формулой (22.6.4) можно пользоваться, полагая = сопя( = О,1.
На рис. 22.9 показаны результаты опытов автора и Л. Л. Шнейдермана и более поздние данные других исследователей, хорошо подтверждающие формулу (22.6.4). При больших скоростях течения паровая пленка тонкая и касательные напряжения в ней близки к напряжениям на стенке, т. е. 51 — сн/2. Тогда нз формул (22.6.4) и (22.5.6) следует, что при Рг„)) 1 д„р ж 1+ ь (Р'/ра) Ыв А//г, (22.6.9) где ь ' = 4ф (! — фо).
При ф, ж и/4 Ь ж 1,5. Из выражения (22.6.9) следует, что при больших недогревах, когда д„р )) д„р„имеет место особый тип вырождения кризиса кипения, характеризуемый условием (с)кр .~~ 1 тко м(сы/2) Р' ша М ° (22.6.10) 22.7. КРИТИЧЕСКИЙ ТЕПЛОВОЙ ПОТОК В ОБЛАСТИ УМЕРЕННЫХ СКОРОСТЕЙ ТЕЧЕНИЯ При обтекании пластины неограниченным потоком жидкости величина д„р с ростом скорости течения меняется плавно от значений, определяемых формулами (22.2.5) — (22.6.4), до значений, определяемых формулами (22.5.6)— (22.6.9).
В Е 4 К В /В Рг«,(В' Рис. 22.10. Сопоставление экспериментальных данных с формулой (22.7.2) для спирта в интервале давлений (5 —: —:55) 1(Р Па и для аммиака при р=35 1Оа Па: 1) — спиРт: + — аммиак Простейшая интерполяция может быть записана как сумма этих значений, поскольку критический тепловой поток при больших скоростях течения существенно больше, чем при свободной конвекции: 1/кр, ж лов г)«гр" т до(Р' — р") +/1о «)«Р Ри тро. (22.7.1) Здесь /тоо — значение константы в формуле (22.2.5) и /ао — значение константы в выражении (22.5.6). Для области больших и умеренных скоростей влияние иедогрева можно учитывать по формуле (22.6.9). Тогда при фа = и/4 с/кр = /то ь+/1оо Рг.
' с (22.7.2) где Чкр — — ((ир/гтро ) «Р' Р" (1 + 1,6 )«Р /Р" А(/г); о / Р а Рго=во1' 1«' до (р ' — р") На рис. 22.10 дано сопоставление этой формулы с опытами Л. С. Штоколова и Д. Р. Бартца для значений параметра (М/г) Р р'/Ра( 3. При больших значениях этого параметра наблюдается более медленное изменение критического 313 теплового потока с ростом энтальпии недогрева, а кризис возникает не нз выходной кромке, а сразу по всей поверхности нагрева. Однако рассмотрение этого еще мало изученного явления выходит за рамки данной книги, Аналогичные зависимости имеют место и при охлаждении пластины пер. пендикулярно набегающей на нее струей жидкости (рис.
22.11). Опыты были проведены В. Ш. Чхеидзе под руководством автора. Для струи диаметрои, примерно равным диаметру поверхност1~ У нагрева, при энтальпии недогрева Ж(0,9г'~ р /р' (22.7.3) получена зависимость й = 0,14 + 0,014 Рг„. (22.7.4) При Ж) 0,9г~ р"/р' (22.7,5) г/ар —— 1 + 0,4 (Ь(/г) )Гр /р" . (22,7 6) 4 Соответствующие экспериментальные Рис. 22.11. Схема задачи об охлажде- данные показаны на рис. 22.12.
Отчетлим нии пластины набегающей струей наблюдаются область автомодельности от. носительно параметра недогрева и область существенного влияния энтальпии недогрева на критический тепловой поток. При течениях в трубах картина возникновения кризиса кипения прн срав вительно небольших скоростях циркуляции (гвв = що + свор"/р') может быть весьма сложной.
В этом случае параметр /ь//г = 1/К можно рассматривать км «отрицательное массовое паросодержаниев потока — х, а при И ( О, т. е. когда Т) 1', этот параметр точи о равен массовому паросодержанию потока. р 1 г б 4 лг ~рг/р" Рис. 22.!2. Обобщение экспериментальных данных по критическим тепловым потокам при охлаждении поверхности пластины падающей струей: ° — вода; О-втевол; + — фреев-! 13 Проведенный выше анализ предельных режимов возникновения пленочного кипения показывает, что в общем случае должна существовать связь межд) следующими гидродинамическими и тепловыми параметрами потока: /г = Ф (Рг; Аг«б Рг; р'/р"; К; 6)''д(р' — р")/о', /./6), (22.7 7) где 6 — характерный поперечный размер канала и /.
— длина канала. На рис. 22.13 приведена характерная зависимость д„р от х для беспульсэ ционных режимов в круглых трубах по опытам В. Е. Дорощука и Ф. П. Фрид В области «отрицательных паросодержаний» отчетливо видны прямолинейны~ зависимости.
В области положительных паросодержаний продолжается моно. тонное снижение значения критического потока, но зависимость д„р = /(х) носит более сложный характер. При пульсациях в циркуляционном контуре величина д„р имеет максиму. мы в области значений 0 ( х ( 0,2. Эти максимумы, обнаруженные впервые 314 в опытах М. А. Стыриковича, 3. Л. Миропольского и М. Е. Шицмана, отчетливо наблюдаются при низких давлениях и вырождаются при высоких давлениях.
В области сравнительно небольших чисел Рг ((100) и х ( 0 критерий устойчивости !с приблизительно пропорционален корню квадратному из числа (мгс) 84 842 -П,4 Рис. 22.13. Зависимость днр от паросодержания ари кипении воды в трубе (р=170 1Оа Па) Фруда. Так, показанные на рис. 22.!4 опыты автора, Е. К. Аверина и Г.
Н. Кружилина, В. С. Чиркина и Юкина с щелевыми каналами описываются змпнрической зависимостью (х О) й ж 0,085)/ Рг, (22.7.8) а опыты 3. Л. Миропольского и М. Е. Шицмана с круглыми трубами — зависимостью (х ж О) й = 0,023 )/ Рг,. (22.7.9) В более широких диапазонах параметров, но все же в области умеренных значений Рте, зависимость имеет более сложный характер. Так, В. И. Субботин г =Озер ррар 4!224 зр+з григ о 4)! Аг дз 84 гд рг ду аг р Рис. 22.15. Зависимость критерия й от р и Рг. в области по- ложительнык значений паросодержания (р<е,а) и его сотрудники обнаружили, что при очень больших скоростях течения в области низких давлений наблюдается даже некоторый минимум в зависимости !)нв (и!О). На рис.
22.15 показана зависимость (х ж О) (22.7.10) 818 Е е Ео 4 ес й Рис. 22.14. Зависимость критерия й от критерия Рг, при х=е по опытам с широкими щелями: С вЂ” р 90 ° 10' Па, С. С. Кутателадае; °, Л, П, Π— р 90 ° !о'Па,а !О ° . О 10' 9 ° 10', Е. К. Ааернн н Г. Н. Кружнлнн, х — р (1+22!.10' Па, В с.черкни и юкка; где р — объемное расходное паросодержание потока, построенное Р. А. Рн биным по большому количеству опытов с кипением воды в протяженных круг. лых трубах, для умеренных значений Рг и Р ( 0,8.
При Р ) 0,8 одиознаэ ность этой функции нарушается. Однако в широком интервале давлений, паросодержаний (положительннг и отрицательных), скоростей течения зависимость критических тепловых не. токов от этих факторов очень сложна, неоднозначна и до сих пор еще мало нзр чена. Попыткой как-то упорядочить данные хотя бы для простейшей ситуациа явились рекомендации по расчету кризиса теплоотдачи при кипении водна равномерно обогреваемых круглых трубах.
Эти рекомендации были составлена ер Рис. 22.17. Схема зависимости дев(х) при интенсивном орошении стенки трубы из потока пара, несущего диспергированну~о влагу Рис. 22.16. Схема зависимости критической плотности теплового потока от массового паросодержания при кипении в трубе при умерен. ных давлениях, когда орошение стенки трубы не интенсивно 316 большой рабочей группой под председательством Б.
С. Петухова. Различь ют два рода кризисов — гидродинамический, связанный с возникновеинеи пленочного кипения (который только и рассматривался выше), и кризис выси. хания (полного испарения) пристенной пленки жидкости, который может про. текать как при наличии, так и в отсутствие орошения стенки трубы уносимыии потоками пара каплями жидкости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
