Теплопередача и гидродинамическое сопротивление Кутателадзе С.С. (1013703), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Солодова, И. И. Гогоннна, О. А. Кабова, В. Г. Риферта и др. приведены в табл. 16.6 н на рис. 16.16 и 16.17. Здесь <а>, а,— коэффициенты теплоотдачи — средний по всей оребренной поверхности и отнесенный к площади поверхности цилиндрического основания; и, — коэффициент теплоотдачн трубы без ребер при одинаковой плотности орошения. 16.7. ТЕПЛОВЫЕ ТРУБЫ Тепловыми трубами называются устройства, выполняющие функции теп. лопроводов типа стержней и ребер, т. е. без расхода теплоносителя.
В отли. чне от теплопроводов из сплошного твердого материала, внутри тепловых труб осущестнляется интенсивный тепломассообмен за счет процессов нспаре ния и конденсации. В результате интенсивность теплопередачи (эффективная теплопроводность «стержня») возрастает на много порядков. История созда. ння этих аппаратов восходит к изобретениям Перкинса (1897 г.) и Гаулера (1942 г.). В двух представленных схемах тепловых труб: с гравитационным механизмом рециркуляции теплоносителя (рис. !6.!8) н с капиллярным меха.
низмом (рис. 16.19) — перенос теплоты осуществляется наиболее ннтснсивными из известных процессов теплообмена — на «горячем» торце трубы жидкость кипит, на «холодном» торце конденсируется. Собственно тепловые трубы осуществляются с фнтильными устройствами, обеспечивающими устойчивый капнллярный механизм возврата конденсата к зоне кипения теплоносителя и, следовательно, нх действие не зависит от гравитационных эффектов. Различают: пределы тепловой мощности !2„«.«, при достижении которых тепловая труба не теряет работоспособности (устойчивости); ограничения тепловой мощности, когда при достижении максимальной для данных условий тепловой мощности возникают кризисные явления (осушенне фитиля, пережог труб и т.
п.). Вязкосгный предел мощности характерен для длинных труб и очень низких давлений пара (Буссе, 1973 г.) О„,„«»=Омер/(64«"(.,«). (16.7.1) Звуковой предел мощности характерен для не очень длинных труб (Ь««»< <!0Р) и давлений порядка 104 Па (Леви, 1968) г О„,„, =,— Гг г)' рр"В (1+ !).
(!6.7.2) В этих формулах параметры пара определяются в начале зоны испарения, а механизм ограничения соответствует меньшему значению Я ...; О« — дна- 322 еа метр парового канала; Ееф= (1/2) (Е»„+Лке„+2Е„) — эффективная длина; !.„, — длина зоны испарения; Еаон — длина зоны конденсации; Е,» †дли адиабатической зоны. Ограничение мощности уиосом нсидкости из фитиля в паровое простран- ство О < Яг У 2пар" /Л„ (!6.7.3) где Π— площадь поперечного сечения канала; Ло †дли капиллярнмх волн на поверхности жидкой фазы, зависящая от конструкции фитиля.
Ограничение папиллярным давлением связано с дебалансом перепадов давлений и приводит к срыву циркуляции жидкости по фитилю. Подробно о тепловых трубах см. !16.8, !6.9). 18 8. ЭЛ ЕКТРОДУГОВЫЕ ПЛАЗА(О ГЕНЕРАТОРЫ Электродуговые генераторы плазмы — плазмотроны — предназначены для получения потоков высокотемпературного квазиравновесного ионизованного газа (термической плазмы). На рис. 16.20 показаны принципиальные схемы линейных плазмотронов, 21е 323 Рис.
!6.18. Схема испарительного термосифона: 1 — конпус; 2 — пленка кон. денсата; г — пар; 4 — объен кнпащеп жидкости Рис. 16.19. Схема тепловой трубы с капиллярнопористой структурой и распределение давления з паре р, и жидкости рн без воздействия массовых сил (а) и в гравитационном поле, направленном против течения жидкости в фитиле (б): г — корпус; у — фнтннь; 3 — жадность; 4 — пан Рнс. !6.20. Схемы плазмотронов с газо- вихревой стаонлиза- цией дуги; с самоустанавливашщейся длиной дуги: а — однокамерный; б— однокэмерный с полым электродом; а — двухкамерный; а — однокамерный с двустораннии исте- чением газа; с фиксированной длиной дуги: д — с секцианнрованной вставкой б; е— с газодинамической фиксацией; à — электроды; Р— вихревая камера; 3 — дуга; 4 — электромагнитные катушки; б— термокатоп Ое О е) [~ЕЛ Вольт-амперная характеристика плазмотрона является его основным электродинамическим показателем, связывающим электромагнитные, газодинамическис и тепловые параметры протекающих в аппарате процессов.
Она может быть падающей и восходящей. Расчетные зависимости для ппазмотронов обычно записываются в размерной форме, без учета влияния физических свойств, Связано это обстоятельство со значительной неопределенностью параметров состояния, по ноторым надо находить эти свойства, а также с относительной стабильностью температурных режимов работы конкретных типов плазмотронов. Ниже приводятся некоторые соотношения по данным М. Ф. Жукова и др. Вольт-ампериые характеристики (падающие), Однокомерный плазмотрон с прямой полярностью (выходной электрод — анод): рабочее тело — воздух (16.8.1) рэ ! 29. !6»0 а,»0о,азро,ы0ол Здесь и далее )т — напряжение, В; ! — сила тока, А; 6 — расход рабочего тела, кг/с; р — давление в конце электродуговой камеры, Па; 0 — диаметр канала, м; рабочее тело — водород )т+ 965, !бз! — о,збалро,з«0а,оь.
(16.8.2) обратная полярность (выходной электрод — катод), рабочее тело — воздух (16.8.3) (I- 197. »Пз/-о,заОо,заро зь0о,зт. переменный ток, рабочее тело — воздух (16.8 ч) 1» — 3 ь»3. ! !1з/-а.за 00.4«ро,»0».з Двухкамерный пллзлотрон с прямой полярностью: рабочее тело — воздух, соотношение расходов через первую и вторую камеры б>5; )т+ 1 36, Рйз/-о,або,аь!»о,зь0,о,з. (16.8.5) при 1>300 А формула (16.8.5) применима и для обратной полярности; рабочее тело — метан, подача всего рабочего тела во вторую (основную) камеру: )а+=1 07 1Оа/ о тбо тР'з»0»а зЧ- '" (16.8 6) где Е=Л»0з/О»+ьз; Е», О» — расчетная длина и диаметр рабочих камер, м; индекс «1» относится к первой камере (0,>0»), индекс «2» — ко второй камере. Фазный переменный ток, горение электрической дуги стабилизируется высокочастотным разрядом, рабочее тело — воздух: У - 2 !5.16»!-о,з»та.аро,а0о,з.
(16.8.7) плазмотрон двухстороннего истечения; рабочее тело — воздух; )т — 3 !!6. 19»/-о,за таз,заро,зь0о,з! ( 16.8.8) 325 плазмотрон с фиксированной средней длиной элентрической дуги (плазмотрон с уступом) имеет восходящую ветвь вольт-амперной характеристнни (рабочее тело — воздух): У+=(4,55+2,1 ° 10-в//0) 0 Р (./Р, (16.8.9) Длина начального участка самоустанавливаюшейся электрической дуги в цилиндрическом канале с газовихревой стабилизацией (рабочее тело — воздух) !, 220о,ввРолв(!+376 !Π— в//О) (16.8! 0) Полная расчетная длина электрической дуги й» вЂ”вЂ” Е.
в+/., где длина участка шунтирования (.~50. Тепловой коэффициент полезного действия равен отношению приращения эитальпии рабочего тела в плазмотроне к вложенной электрической мощности в)=Рбй/(/У). Однокамерные и двухкамерные плазмотроны постоянного и переменного тока: рабочее тело в воздух (! — т1)/в!=585 10-в/о ввро вО-в "О-' в(о'; (16.8.! 1) для двухкамерного плазмотрона расчетный диаметр 0=0в, рабочее толов водород: (! в))/г) 654, !О-в/ов,ро,ввб-о.вР-о,в5в.вв (16.8.12) Тепловой расчет плазмотрона включаст определение его тепловой мощности и условий охлаждения электродов, которые, как правило, охлаждаются водой.
Расход воды или другой охлаждающей жидкости рассчатывается из условия недопустимости возникновения пленочного кипения, Плотность теплового потока на внешней поверхности стенки электрода (внутрснияя поверхность водяной рубашки диаметром Р) в1 /У(1 в))/(п(0 ) (С рв. (16.8.! 3) Считаются допустимыми значения д(0,3з.оь Критический (по вероятности возникновения пленочного кипения) тепловой поток в даняом случае можно определить по формуле (12.9.5). Переписав ее относительно скорости охлажлающей жидкости, при с=0,3д,м и р'л ра имеем 3!в Г ОЛ Ьсвй Рв Звз !I'=1538зв ггвр™р' (да)По[1+О,057(р'/р") в 1 ' ° (16.8 14) Здесь ЬТв — недогрев (по выходной температуре) жидкости в охлаждающей рубашке плазмотроиа по отношению к температуре насышсция при соответствующем давлении в этой рубашке.
Нагрев охлаждающей жидкости (обычио воды) Т; — т',=О/(с'р'и'П ). (16 8 15) Здесь индексом ' обозначены характеристики охлаждающсй жидкости, в том числе И вЂ” площадь поперечного сечения канала охлаждения (жидкостной рубашки плазмотрона). Диаметр термохимических и термокатодов и тепловые потоки в них определяются по эмпирическим данным. Например, для вольфрамовой полусферической вставки Пбв жС1ол(1 — 0,0227о б) (16.8.16) где при работе в азоте С=9 1О-', при работе в аргоне С= 1,3 1О-'. Диаметры вставок из гафния и циркония рекомендуется выбирать в следующих пределах: 1, А <120 150 — 250 250 — 300 Пкзт. 2,0 2,5 3,0 Тепловой поток в цирконисвый катод, выбранный по приведенной рекомендации, (16.8.17) Пример.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
