Григорьев В.А., Зорина В.М. - Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент. Справочник (1982) (1062114), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Влияние ориентации стенки на и р заметно уменьшается, если размер нагревательного элемента соизмерим с размером отрывного диаметра пузыря гелия (с(сяе яв0,07 мм при р=0,1 МПа (22]). Уменьшение размеров нагревательного элемента приводит к увеличению пир~ (рис. 3.25). Как видно из рис, 3.25, Вар~ убывает приблизительно обратно пропорционально диаметру проволоки. На самой тонкой проволоке 8=0,05 мм при 7,=4,2 К получено очень высокое для гелия значение дар~як — (1,6.10с Вт/мз). При кипении гелия на Равд. 3 Теллообмен в элементах сверхпроводящих систем 246 Таблица 3.15 Зависимость дкк, и о,пк от толщины покрытий медной вертикальной поверхности [55) Мктерпкл покрытий Тел\цикл покрыт«к, втГрсй вкоГ Вт)сык 0,15 0,31 0,35 0,45 0,49 0,54 0,50 0,55 0,67 0,75 0,76 0,75 0 2,5 6,5 18 32 46 Целлюлоза 0,46 0,45 0,51 !2 20 25 0,66 0,64 0,67 У '423 кб(4 РЮ $3 ЗУ Эмаль Для расчета интенсивности теплоотдачк прн пленочном кипении гелия на горнзоятальнмх плоских, вертнкальнмх н сферических поверхностях можно рекомендовать уравнение (2.137).
Для пленочного кипения гелия на горизонтально расположенных цилиндрах лучшее согласие с экспериментом дают следующие соотношения [44);, Хц = 0,35 (Ь(Р)О ~~ (Ка 0)С зб, Прн Ь1Р > 10; (3.14) Ыц = 0,485 [(Ь(Р) + + 2 25 [ЬР) и ) '"б [Тса 8[ ' б при Ь/Р <' 1О, [3. 15) гдв и= ехр~4,35( ) З ( Ь!Р ( !0; (3.16) 8=1, если Ь(Р<3; Тзр (р — рк) д )(а =, Рг'! Р 6 = гз,р,'(ср бт); (3.17) (здз) Всгмв «гвв зе физические свойства паровой плеикя рассчитываются прн средней температуре пденки т, .=т„+0,5(т„— т).
Расчет параметров кризиса пленочного кипения геляя (дк„, н Тзтккк) в настоящее время затруднен нз-за отсутствия надежяых соотношений. Имеющиеся экспериментальные данные свидетельствуют о зависимости дкрк н бТ«,к от теплофязическнх свойств ма- Рнс. 3.24. Сопоставление опытных данных яо дарк гелия при различных давлениях и ориентации теплоотдающей поверхности (меднмй диск плошадью 450 мм') с расчетом по уравнению (2.138) с поправочным множителем (3.12) 345). ялоских горизонтальных поверхяостях зона автомодельиости вкк1 относительно размера наступает при размерах нагревательного элемента, больших 5 мм. Покрытия теплоотдакнцей поверхности пленками с низкой теплопроводностью могут значятельио увеличить викк и бткк~ Особенно зффектявиы с втой точкя зрения дискретные (в виде пятен) низкотеплопроводиые покрытия, слои из отдельных частиц и покрытия поверхности волокнистыми материаламя [55).
Заметное влияяие на величины чкк1 и вкрк оказывает также толщина по. крытий (табл. 3.15), Изменение ускорения свободного падения д практически не оказывает влияния на коэффицнеят теплоотдачи прн пузырьковом кипенны гелия в большом объеме. Критическая плотность теплового потока бакр~ изменяется в зависимости от л так, как пред. сказывает уравнение (2.138), т.
е. о,зб и 61 п,г р,з р,р мл Рис. 3.25. Зависимость первой критической плотности теплового патока от диаметра манганииовой проволоки прн кипении гелия (р=0,1 МПа) [49[. ° — Г 22К;Π— Ге 42 3.4.2. ПЛЕНОЧНОЕ КИПЕНИЕ гмр = г (1+ 0,34 [ср бт(г))з; Ь; (а/[п(Р' — р')) ) о б. [3. 18) Течение гелия в каналах 241 4 ЗВ дены также данные тех же условий): Аг", Рй......
с/крс, Вт/м$.... 4-'ю,,Вт/мр ..".. оТкрз К йг/'м з ж" Интенсивность теплоотдачн кри пленочном кипении гелия практически не зависит от состояния и материала теплоотдаюшей поверхности. 3.5. ТЕЧЕНИЕ ГЕЛИЯ В КАНАЛАХ Прн цнркуляцнонном способе охлаждения сверхпроводящих систем движение гелия в каиалах осуществляется с помощью насоса илн перепада давления, создаваемого рефрижератором. 1Днркуляционное охлаждение имеет ряд преимушеств по сравнению с ногружным: сама сверхпроводнщаи система имеет„как правило, большую механическую ирочяостзя конструкция криостата, особенно в системах сложной конфигурации, зиачительио проще; для заполиения системы требуется меньшее ноличество гелия; система с принудительным охлаждением способна работать в любом положении в пространстве.
В качестве охлаждающей среды в цяркуляционных системах может быть использован сверхкритический или жидкий (двухфазный) гелий. злл, ткплоотдлчл к кипящемк гелию Ф фура . э" ЛйР 2 бс Экспериментальные данные по тенлоотдаче при кипении жидкого гелия имеют существенный разброс опытных точек, полученных различными исследователямн примерно при одних и тех же условиях.
Зао объясняется, по-видимому, сложностью постановки точного эксперимента прн гелиевых температурах. Вместе с тем характер кривых кипения для вынужденного движения гелия в каналах может иметь некоторые различия в зависимости от геометрии экспериментального участка, ориентации канала в пространстве, способа подачи жидкости в канал при прочих одниаковмх условиях (давлеиие на выходц массовый расход, входное паросодержанне и т. д.) (рис. 3.28).
Условия, прн которых получены данные, приведенные на рис, 3.28, представлены в табл. 3.16. Как видно нз рисунка, опытные результаты различных исследований по кипению гелия в каналах плохо согласуются между собой. В экспериментальном исследовании работы 142] получено расслоение кривык кипения гелия в условиях выиуисдеиного движеияя в зависимости от скорости циркуляции. При кипении гелия в каналах, так же как и при кипении гелия в большом объеме, наблюдается «гнстерезнсж т.
е. различный уровень теплоотдачи в зависимости от яа. Рис. 3.26. Зависимость критической плотности теплового потока д,рз от приведенного давлеяия р/р„ прн кипении гелия иа дяске яз иержавеюшей стали (условия проведения опытов — см. рис. 3.23) (23].
4ь — бд; ° — з,з;4 — с,з мм. Рис. 3.27. Зависимость критического температурного напора АТррр от приведен- наго давления р/йьр и толщины образца б (условия проведения опытов — см. рис. 3.23) (20]. ,~» — бд, ° — з,з; ° — о,з теркела, толщины и понрытий теплоотдаюшей поверхности [20, 21]. Увеличение тепловой активности материала стенки приводит к снижению д,рр и /бурре. Уменьшение толщины горизонтальной стенки практически не оказывает влияния на величину д„р и приводит к заметному снижению дуррр (рис. 3.26 н 327).
Ниже приведены данные по изменению положения второго кризиса кипения на плоском горизонтально расположенном образце диаметром 16 мм из меди в зависимости от степени покрытия теплоотдающей поверхности дгР клеем БФ-2 (для сравнения приве- ' Клей наносился на поверхность в виде пятен диаметром примерно 2 мм иа 50 и 75бй площади или сплошной пленкой толщиной около 20 мкм. 16 — 773 по первому нрнзнсу для 0 50 75 100 9200 5900 8700 10900 0,39 0,67 1,2 5,5 1000 3500 4100 5500 2,2 9,3 11,5 16,5 Теплоабмен в элементах сзерхнроводящих систем Равд. 3 242 Таблица 3.16 Условии, при которых получены опытные данные в работах [24, 42, 52, 58] Давление кв выходе нв квквлв, мПв Массовый расход ри, кт/[и'с[ Способ подачи жвдксстк Нвпрввлекке двнжевня жвдкостк Материал «анапа Геомвтркя квквлв Нсточ- нкк 1,0 15 — 330 Нержавеющая сталь Создание разряжения на выходе Подъемное Прямая трубка Р = О,б/0,8 мм 1= 180 мм [24] 13 — 64 С помощью сильфонного вытесннтеля 1,0 Нержавеющая сталь Подъемное Прямая трубка 77 = 0,67/1,0 мм 1= 120 мм [42] 18 — 96 1,2 Передавливанием нз сосуда Дьюара Медь Подъемное Прямая трубкр Е>=2,0 мм 1= 100 мм [58] 40 — 650 Нержавеющая сталь С помощью центробежного насоса Опускное Прямая трубка 17 = 2,13/2,45 мм 1= 100 мм [52] Вт/нх 752 г 5 75 5 5 хрр = 0,04 ~7 = .
(3.19) Г о р' рв.т' р' — р" 75! г/З' В 5 Втл-т г 4 5 ж правления изменения теплового потока (уменьшение илн увеличение а в опыте). Для приближенной оденки интенсивно,сти теплоотдачн при кипении гелия в каналах в условиях вынужденного движения "Рнс. 3.28.
Опытные данные работ [24, 25, 42, 52, 58] па кипению гелия в каналах в условиях вынужденного движения. Π— Вч О,11 и/с; тх 0,2 и[с; о — 0,51 и/с [421; 1 — [24, 25Д 2 — [521; 3 — [551. можно воспользоваться соотношениями (2.150) — (2.152) . 2.5.2. кРизис теплоотдлчи Экспериментальнымн исследованиями [5, 6] установлено, чта закономерности возникновения кризиса кипения гелия в каналах в условиях вынужденного движения те же, что н прн кипении обычных жидкостей (например, воды) в аналогичных условиях (рис.
3.29 н 3.30). Наклонные части кривых на рнс. 3.29 н 3.30 д„р=/(х), ограниченные справа хтр, соответствуют кризисам 1 рода, возникающим при пузырьновом кипении жидкости в канале, Влияние массовой скорости на кризис ! рода неоднозначно. Ниспадающие участки соответствуют кризисам П рода (высыхание тонких жидкостных пленок на стенках канала), для которых характерно постоянство граничного паросодержання х,р. Значения х,р, полученные в [24], с погрешностью 20в/т описываются зависимостью [9] Прн рв--200 кг/(мт с) наблюдается вырождение кризиса П рода (отсутствие вертикальных участков).
Прн паросодержаннях выше х,р наступает кризис орошения. В этой области наблюдается некоторое увеличение двр с Ростом Рте [5]. Прн малых массовых расходах [рв( (70 кг/(мв сЦ в трубках диаметром меньша 0,7 мм н длиной около 130 мм прн давлениях ниже атмосферного на выходе наблюдаются паросодержания, близкие к 1. $ 3.5 Течение гелия в канплах 243 близких к кагнллярной константе жидкости). В таких условиях максимальный тепловой поток может быть найден из уравнения теплового баланса гр юа 4макс 4 (//7)) где ю, — скорость циркуляции жидкости. Для данной геометрии канала и скорости циркуляции зависимость (3.20) дает максимальный тепловой поток, который может быть отведен жидкостью, кипящей в канале.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
