Механика жидкости и газа. Избранное. Под общей ред. А.Н. Крайко. (1014100), страница 41
Текст из файла (страница 41)
10, см Рис. 6 Рис. 7 МВт М 1О 7 М 20 10 ~ м 20 Рис. 8 Рис. 9 На рис. 7 представлены спектральные поверхностные плотности эффективного излучения при з = 2.5 (кривая 1) и 9.5м (кривая 2). Кривая 3 на рис. 7 соответствует вкладу в Ее собственного излучения стенки. На рис. 8 и 9 показано распределение вдоль канала плотностей тепловых потоков, .соответствующих селективной (рис.
8) и черной (рис. 9) стенкам. Поверхностная плотность поглощенного стенкой излучения Е, (кривые 1) существенно превышает конвективный поток д (кривые 3). Приводится тепловой поток, воспринимаемый стенкой, д = д + Еа — Е , обусловленный совместным воздействием конвекции и излучения (кривая 2). Из сопоставления трех кривых следует,что в рассматриваемых вариантах радиационные процессы существенным образом влияют на теплообмен в канале. Как указывалось выше, оптические свойства стенок канала меняются в процессе работы. На начальной стадии работы канала оптические свойства стенок соответствуют образцам, исследованным в лабораторных условиях (рис. 3). С течением времени воздействия разных факторов вызывают изменение структуры и химического состава поверхности, что может привести к увеличению степени черноты.
Таким образом, расчеты, проведенные с различными оптическими свой- 234 Г.А. Любимов и др. ствами стенок, отражают тенденцию изменения тепловых нагрузок стенок и течения в процессе эксплуатации канала. Исследовалось влияние изменения доли присадки на величину полной поверхностной плотности падающего из газового объема излучения Ев, Уменьшение доли присадки на 1% не вызвало существенных изменений Е„. В начале канала оптические толщины в спектральной области излучения калия велики.
Поэтому уменьшение концентрации излучающих атомов примерно в 2 раза не ведет к заметному изменению Е,. В области низких давлений вклад калия в Ео не превышает 30%, и поэтому изменение концентрации присадки также слабо скажется на величине Е„. Следовательно, при неизменных газодинамических параметрах потока варьирование доли присадки в пределах 1 -2%в не окажет заметного влияния на радиационный теплообмен в канале. Известная неопределенность в спектральных свойствах атомов калия потребовала проведения дополнительных проверочных расчетов. Установлено, что цри обрывании красного крыла калия на 12000 см з (где кончаются данные ~9]) полная поверхностная плотность падающего из объема излучения уменьшалась в начале канала на 30%.
В результате решения системы уравнений гидравлического приближения с учетом радиационного теплообмена определены параметры течения, тепловые нагрузки н сжимаемая электрическая мощность. Результаты расчета представлены ниже: Хщ МВт 1;1ш МВт Я, МВт 179 44 44 170 84 39 167 96 37 В первой строке указаны значения сжимаемой электрической мощности Хп, интегральных по каналу тепловых потерь Цп и конвективных потерь Я,в, полученные без учета радиационных процессов. В следующих строках представлены параметры, рассчитанные с учетом радиационных процессов для селективных и черных стенок. Приведенные данные показывают, что в рассматриваемых примерах радиационные процессы не очень сильно влиял>т на режим течения в канале, но весьма существенно влияют на тепловые потоки, отводимые в стенки канала. Пополнительное охлаждение газа вследствие радиационных потерь приводит к некоторому уменьшению электрической мощности Хп (при фиксированном Л, '1 и к существенному увеличению тепловых потерь Цш Однако с помощью вариации коэффициента нагрузки можно добиться уменьшения потерь электрической мощности генератора.
Одновременная вариация геометрии канала и распределения нагрузки в нем позволит уменьшить суммарные тепловые потери. ~а режимах с существенно разными оптическими свойствами стенок канала снимаемая электрическая мощность отличается слабо. Это 2.2[ Тенлообмен е канале ИГЛ-генератора болыиой мощности 235 обстоятельство можно связать с перестройкой течения в канале при фиксированном коэффициенте нагрузки. В то же время радиационныс свойства стенок в значительной степени определяют процессы радиационного теплообмена. Тем не менее тепловые потери в канале Яп для двух рассмотренных типов стенок не отличаются кардинальным образом.
7. Заключение. Из приведенных результатов следует, что радиационные процессы существенно влияют на теплообмен в канале промышленных МГЛ-генераторов. Приступая к обсуждению дальнейших уточнений, которых требует использованная схема учета радиационных потерь, сначала остановимся на оптических характеристиках рабочего тела и стенок канала. Неопределенность в использованных оптических характеристиках НгО и СОг [5] — основных излучающих компонент продуктов сгорания, по-видимому, незначительна.
Существенный вклад в излучательную способность плазмы вносит резонансный дублет калия. Использованные экспериментальные данные [9[ для коэффициента поглощения в далеких крыльях линий получены в ограниченной области спектра и при давлении продуктов сгорания, равном атмосферному. Проверка сделанных предположений для большей спектральной области и большего диапазона давления настоятельно необходима. Кроме того, крайне желательны более точные сведения о спектральных оптических свойствах стенок, полученные в условиях, максимально близких к натурным. И.А. Васильевой с сотрудниками выполнен натурный эксперимент по измерению влияния присадки на радиационные потоки на стенки канала. Эксперимент проводился на установке У-25.
Фиксировался момент ввода присадки в продукты сгорания, Опыт показал, что подача присадки действительно заметно увеличивает интенсивность потоков излучения. Экспериментальные результаты [7[ также находятся в качественном соответствии с выполненными расчетами. Пля более точного решения задач магнитной гидродинамики с учетом излучения необходимо дополнить изложенную выше методику соотношениями для вычисления локальной дивергенции лучистого потока. Особый интерес может представить выяснение влияния радиационного теплообмена на конвективный.
Применительно к инженерным расчетам учет радиационного теплообмена требует создания достаточно надежных и простых моделей для определения радиационных тепловых потоков и разработки новых методов решения системы гидравлических уравнений, поскольку при наличии радиационных членов меняется тип уравнения энергии, которое становится интегродифференциальным. Описанные выше подходы дают для этого хорошую основу. В практических разработках наличие существенного радиационного теплообмена должно качественно влиять на выбор режима работы и конструкции МГП-канала. Полученные выше результаты ука- 1Гл. 236 Г.А. Любимое и др.
зывают на тог что учет радиационных процессов должен существенно изменить характер оптимальных течений в энергетических МГД- гонераторах. Одновременно с этим должны изменяться и требования к материалам и конструкции стенок МГД-канала. Литература 1. Вгплго ИА., 7иапои Р.Р.г Коггадгпа С.М., Бгибгтои С.А., Маг!ент.'- Ьои С.Я., Медт Б.А., Мосолов С.Н., Ртойор Адй 4-1Ь ПЯ-ПЯЯН СоПос!пшш оп МНВ-Е1естпса! Ранет Сепетатот, ЪузвЬшбтосг., 1978.
2. Тои!оиНап КЯ., Ветгй! Бор. ТЬетшорЬузи:а1 рторетбез оу шаыет тЬе ТРНС ВАТА Яепез. У. 8. Нею Уст!с-%аз!г!пбтоп, 1972. 3. Битюрин В.А., Желнин В.А., Любимое Г.А., Медин С.А. Сопоставление розультатов расчета течения в канале МГД-генератора с экспериментальными данными., полученными на установке У-25 Л Теплофизика высоких температур. 1978. Т. 16. № 4. 4. Ватажин А. Б., Любимое Г. А., Резирср С. А, Магнитогидродинамические течения в каналах.
Мл Наука, 1970. 5. Бидюгд С.В., Ма!Ьтил И'., Неатдоп л'.Ь'., ТЬотзоп л.А. НатгдЪоо!с о! шйатед тасйаНоп утош сошЪпзйоп Яаеез / Еб. Н. Соп!ыд, 3.Н ТЬошзоп. ЪуазЬ1пбтоп. ЫАЯА ЯР-3080. 1973. 6, !'уди Р. Атмосферная радиация. Мл Мир, 1966. 7. Лан И., Лемарн А. Излучение продуктов сгорания, используемых в МГД-генерлторах Л В кн.
"МГД-генераторы". Т. 2. М., 1969. 8. Реиугег А... Ндиуеп Бис. Тепловое излучение калии, содержыцегося в газах, используемых в магнитной гидродинамике Л Прямое преобразование тепловой энергии в электрическую и топливные эломенты. 1969. Выл.
9. 9. Васильева И.А., Лепдтатова Л.В., Нефедов А.П. Исследование далеких крыльев резонансных линий щелочных металлов в плазме продуктов сгорания Л 2-й советско-американский коллоквиум по МГД-преобразованию энергии. Вашингтон, 1975. 10. Собсльман П.И. Введение в теорию атомных спектров.
Мл Физматгиз, 1963. 11. Чюь Танео. Уширение и сдвиг спектральных линий, создаваемые посторонними газами Л Успехи физ. н. 1968. Т. 66. Вып. 4. 12. Вгиттопд В.Б., СаПау!гст А. Ропштпйз апд сопбппцш зрсгсйта оу НЬ- поЫе 8аз пго1есп1ез Л .1. СЬеш. РЬуз. 1974. У. 60. № 9. 13. Саттпдтоп С.С., СаИауЬег А. Тетатош!с тесошЬшайоп о1'ехсйед ВЬХе Л 3. СЬеш. РЬуз. 1974. У.
60. № 9. 14. ЯсЬерл В., СаПапубет А. Тетатотп1с тесотпЬгпаИоп ш аПсаП шота!-поЫе 8аз чаротз П 3. С1геш. РЬуз., 1976. У. 65. № 3. 15. И'ег! И'.Р., Сайадбет А. Ртеззпте с1ерепдепсге о! Ыа тезопапсе Ппе Ьтоадешпй Ьу Кт апс1 Хе Л РЬуз. Нег. Яет. А. 1978. У. 17. № 4. 16. Недоспасоа А.В., Побеуежсний Л.П., Чернов Ю.Г. Состав и свойства рабочих тел МГД-генераторов открытого цикла. Мл Наука, 1977. 2.2) Теплообмвн в канале МГЛ-еенвратора большой мощности 237 17. Беляева А.А., Лворкин М.Ж., Щерба Л.Л. Инфракрасные спектры молекул КОН и (КОН) з, стабилизированных в матрица из аргона при 4.2 К Л Оптика и спектроскопия.
1972. Т. 31. Вып. 3. 18. Брзпаг Б.Н., Магугаье 7.1. АЬзогрзьоп вресЫа о1 базеоив а1Ьа11 шеса1 Ьус1- гохЫев ас Ы8Ь сегпрегаипев Л ЯрессгосЫвь Асса. 1988. Вс1 12. № 2/3. 19. Абрамов А.С., Барыкин Б.М., Романов А.И., Спиридонов Э.Г. Исследование спектральной испускательной способности окислов и бетонов в видимой области спектра Л В сб. Материалы для канала МГП-генератора. Мл Наука, 1969. 20, Излучательные свойства твердых материалов. Справочник.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
