Диссертация (1025437), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

1 – экспериментальныеданные; 2 – теоретический расчет.102Из представленных графиков видно, что расчетные данные, полученныепо математической модели (2.18) показывают удовлетворительную сходимостьс опытными данными. Для первой серии экспериментов расхождениетеоретических и опытных данных на момент времени – 65 минут составляет6,02%. Для второй серии опытов аналогичный показатель, на момент времени –55 минут не превышает 6,2%.Впроцессераспределенииопытноготемпературисследованиявнутрибылиледяногополученымассива.данныеоСопоставлениеэкспериментальных данных по профилю температур в слое водного льда, срезультатами теоретического расчета, полученными по уравнению (2.15)представлены на Рисунках 4.3, 4.4.t ( )‐60‐50‐40‐1‐2‐30‐3‐20‐4‐100051015202530354045ξ (мм)Рисунок 4.3. График сравнения расчетных и опытных данных пораспределению температур внутри слоя льда (1 серия экспериментов).1 – экспериментальные данные (10 мин); 2 – расчетные данные (10 мин);3 – экспериментальные данные (60 мин); 4 – расчетные (60 мин).103t ( )‐45‐40‐35‐30‐1‐25‐2‐20‐3‐15‐4‐10‐50051015202530ξ (мм)Рисунок 4.4.

График сравнения расчетных и опытных данных пораспределению температур внутри слоя водного льда (2 серияэкспериментов). 1 – экспериментальные (20 мин); 2 – расчетные данные (20мин); 3 – экспериментальные данные (50 мин); 4 – расчетные данные (50мин).Как следует из графиков (Рисунок 4.3, 4.4) экспериментальные точкиукладываются на расчетные профили температур с точностью до 7%, чтоуказываетнакорректностьпринятойтеоретическоймодели,котораяиспользована для расчета динамики намораживания льда. Аналогичноеподтверждение вытекает из сопоставления расчетных и экспериментальныхданных по намораживанию слоев льда (Рисунок 4.1, 4.2).4.2.

Сопоставление экспериментальных и теоретических результатовпо намораживанию водного льда на внутренней поверхности трубыПри обработке экспериментальных данных, по динамики роста слояводного льда внутри трубы, коэффициент теплоотдачи от холодного воздуха кповерхности трубы определялся согласно зависимости [87]:Nu  C  Rem(4.4)где: С – константа; m – индекс; для случая поперечного обтекания воздушнымпотоком цилиндра имеющего круглую форму сечения, при 5∙104<Re<5∙105,С=0,0208, m=0,814.104Сопоставление экспериментальных данных о динамики роста толщиныслоя водного льда на внутренней поверхности трубы, с результатамитеоретического расчета по уравнению (2.28), представлено на Рисунке 4.5ξ мм1412108‐16‐242005101520253035404550τ минРисунок 4.5.

Зависимость толщины слоя льда от времени, на внутреннейповерхности трубы. Температура воздуха tв=-13 , коэффициент теплоотдачиот воды α=74 Вт/м2·гр. 1 – опытные данные; 2 – теоретический расчет.Расхождение расчетных и экспериментальных данных в начале опытасвязано с доохлаждением воды от положительных температур до нулевойтемпературы,принятойзаначальнуювтеоретическоманализе.Изпредставленного графика видно, что во второй половине опыта (послеохлаждения воды, внутри опытного элемента, до температуры кристаллизации)теоретический расчет дает хорошую сходимость с экспериментальнымиданными. Максимальное расхождение расчетных и опытных данных на участкеот 30 до 50 минуты составляет 8%, что свидетельствует об адекватности работыматематической модели.4.3.

Сравнение экспериментальных и теоретических результатов понамораживанию водного льда на внешней поверхности трубыКоэффициенттеплоотдачиотводыкповерхностирасположенной трубы определялся согласно выражению [86]:вертикально105– для ламинарного потока при 103<Ra<109Nu  0,76 Ra0,25 Pr  ж  Prст 0,25(4.5)– для турбулентного потока при 109<RaNu  0,15Ra0,33 Pr  ж  Prст 0,25(4.6)Сопоставление результатов расчета динамики роста слоя водного льда навнешнейповерхноститрубыпоуравнению(2.46),срезультатами,полученными в ходе опытного исследования представлено на Рисунках 4.6, 4.7.Расчет проводился по средним значениям температуры воды и температурыповерхностистенкитрубы,полученнымвходеэкспериментальногоисследования.ξ мм98765‐14‐232100510152025303540 τ минРисунок 4.6.

График зависимости толщины слоя водного льда от времени (1серия экспериментов). Температура стенки tc=–13,2 , температура водыtв=+9,7 ,, коэффициент теплоотдачи от воды α=244 Вт/м2· . 1 –экспериментальные данные; 2 – теоретический расчет.106ξ мм1412108‐16‐2420051015202530354050 τ мин45Рисунок 4.7. График зависимости толщины слоя водного льда от времени (2серия экспериментов). Температура стенки tc=–12,4 , температура водыtв=+5,5 , коэффициент теплоотдачи от воды α=195 Вт/(м2· ).

1 –экспериментальные данные; 2 – теоретический расчет.Представленные графики (Рисунок 4.6, 4.7) наглядно иллюстрируютвысокуюсходимостьэкспериментальнымирезультатовданными.Длятеоретическогопервойсериирасчетаэкспериментов,сназаключительный момент времени, разница между расчетными и опытнымиданными составляет 0,7%, а максимальное расхождение, на всем сравниваемомпромежутке составило 1,3%.Аналогичные данные для второй серииэкспериментов выглядят следующем образом, разница на заключительныймомент времени – 0,4%, максимальное расхождение на протяжении всегоопыта составило 6,7%.Одной из задач экспериментального исследования являлось получениепрофиля температур внутри слоя намороженного льда, сравнение опытныхданныхсрезультатамитеоретическоготемпературногополученного по уравнению (2.42) представлено на Рисунке 4.8.распределения,107t ( )‐14‐12‐10‐1‐2‐3‐4‐8‐6‐4‐20012345678910111213ξ (мм)Рисунок 4.8.

График сравнения расчетных и опытных данных пораспределению температур внутри слоя водного льда (2 серия экспериментов).1 – экспериментальные данные на период времени 20 мин; 2 – расчетныеданные на период времени 20 мин; 3 – экспериментальные данные на периодвремени 40 мин; 4 – расчетные данные на период времени 40 мин.График (Рисунок 4.8.) показывает, что экспериментальные данные попрофилю температур в слое льда и расчетные показатели близки друг к другу,последнеесвидетельствуетокорректностиматематическоймодели,описывающей процесс намораживания льда на наружной поверхности пологоцилиндра.4.4. Выводы по главе 41.

Проведено сопоставление расчетных данных полученных на основерешенияматематическоймоделипроцессатеплообменавусловияхнамораживания водного льда на плоской стенки, цилиндрической поверхностис внутренним и наружным случаями намораживания льда.2. Дано экспериментальное подтверждение корректности составленныхматематическихмоделей,путемпостроенияэкспериментальныхтеоретических профилей температур в слоях намораживаемого льда.и1083. Проведен поиск и отбор расчетных уравнений, определяющихинтенсивность теплоотдачи от воды к поверхности намораживаемого льда.4. Предложена методика построения профиля температур в слоенамораживаемого льда, основанная на апраксимации функции распределениятемператур в виде ряда Тейлора с соответствующими коэффициентами. Даннаяметодика подтверждена экспериментально.109ГЛАВА 5.

ВЫБОР ЭФФЕКТИВНОЙ ПОВЕРХНОСТИНАМОРАЖИВАНИЯ И ПРИНЦИП ПРОЕКТИРОВАНИЯКРИОКЮВЕТЫ5.1. Устройство для подъема оболочковых объектов со дна водныхбассейнов (криокювета).Как уже говорилось ранее (в главе 1), подъем затопленных оболочковыхобъектов, содержащих экологически опасные вещества, является важнойзадачей для сохранения окружающей среды. Учитывая тот факт, что многиеоболочковые объекты находятся на стадии высокого коррозионного износа,механический способ подъема представляется недопустимым. В этих условиямможетнайтиприменениенизкотемпературнаятехнологияподъемазатопленных оболочковых объектов.5.1.1. Принципиальная схема криокюветы и техническая оценкавозможности её действия.Принципиальная схема устройства для подъема оболочковых объектов(криокюветы) представлена на Рисунке 5.1.Рисунок 5.1. Принципиальная схема криокюветы.110Подъемное устройство состоит из криорезервуара 1, оснащенноготеплоизолированными стенкам 2 и имеющего внутреннюю полостью 3, свозможностью наполнения её низкотемпературным энергоносителем.

Так жеустройство включает каркас-матрицу 4, с размещенными по поверхностиотверстиями 5, и грузовыми креплениями 6 на краях. Патрубки 7 проходятчерез внутреннюю полость 3 криорезервуара 1, таким образом, что междуконцами патрубков и верхней стенкой внутренней полости 3 остаетсяпространство.

Характеристики

Список файлов диссертации