Дзюбенко Б.В., Дрейцер Г.А., Ашмантас Л.-В.А. - Нестационарный тепломассообмен в пучках витых труб (1062122), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Схем~ этой установки представлена на рнс. 2.1. Она представляет собой аэродн намнческнй контур открытого типа. Воздух в контур подается турбо компрессором пронзводнтельностью до 3600 м /ч (до 1 кг/с) с проме з жуточным охлаждением его в холодильнике. Для обеспечения массовьп расходов воздуха до 1,4 кг/с к выходной линии турбокомпрессора мо Рнс. 2.1. Прннцнпнальная ~хема зкспернментальной установки: 1 — экспериментальный участок; 2 — турбокомпрессор; 3 — эапорный кран; 4 — дроссельный кран; 5 — холодильник; 6 — расходомерные шайбы; 7 — коордннатннк с термопарамн; 8 — генератор; 9 — автоматическая снстема управления н измерения жет быть подсоединена дополнительная линия от компрессорной станции. В холодильнике воздух от турбокомпрессора охлаждается до 40 ...
60 С, а затем по одной из двух параллельных магистралей с расходомерными шайбами поступает в экспериментальный участок. В одной магистрали установлены двойные диафрагмы, обеспечивающие измерение расхода воздуха в диапазоне 300 ... 1500 кг/ч, а в другой — в диапазоне 900 ... ... 4300 кг/ч. Диафрагмы изготовлены и установлены в соответствии с требованиями, предъявляемыми к измерению расхода этим способом. Перепад давлений на.диафрагмах измеряется водяным чашечным маномерном, а давление перед ними — образцовым манометром.
Регулирование расхода воздуха осуществляется дистанционно управляемыми задвижками, установленными за турбокомпрессором на главной и байпасной магистралях, а также на магистралях с расходомерными шайбами, где обеспечивается плавное изменение расхода. Воздух поступает в экспериментальные участки снизу вверх через диффузор, систему выравнивающих сеток, сопло, изготовленное по профилю Витошинского. Диаметр узкой части сопла равен внутреннему диаметру кожуха.
На выходе из сопла установлены выравнивахнцие сетки и три датчика для измерения температуры воздуха на входе в пучок. Сопло покрыто слоем тепловой изоляции, чтобы предотвратить подвод тепла от токоподводов к воздуху, текущему через сопло. Далее воздух поступает в пучок витых труб, снимает тепло, которое выделяется в нагреваемой центральной зоне из 37 труб, и выбрасывается в атмосферу. Тепло к трубам подводится от генератора постоянного тока АНГМ-90 мощностью до 90 кВт.
Использование постоянного тока позволяет избежать электрических паводок в металлических элементах конструкции экспериментального участка. Максимальная сила тока при длительной нагрузке — 5000 А при наприжении 18 В.Напряжение генератора регулируется изменением тока в цепи возбуждения. При этом регулируется и мощность энерговыделения в нагреваемой зоне пучка труб. Стабилизация напряжения на клеммах генератора обеспечивается специальным электронным устройством. Это позволяет поддерживать падение напряжения на пучке труб в течение стационарного режима работы постоянным. Сила тока 2000 А измеряется по падению напряжения на шунте класса точности 0,5.
Для реализации нестационарного режима нагрева пучка труб в цепи возбужцения генератора установлен блок задающих напряжений, позволяющий резко изменять энерговыделение в нагреваемых трубах во времени. Конструктивная схема экспериментального участка с пучком из 127 витых труб представлена на рис. 2.2. Пучок установлен в кожух шестигранного поперечного сечения. Нагреваемые витые трубы были подобраны с одинаковой толщиной стенки путем измерения их сопротив. лепна для обеспечения равномерного тепловыделения по радиусу нагреваемой зоны пучка.
К нижним концам труб из стали Х18Н10Т припаивались серебряным припоем медные наконечники. К верхним, нагретым до высоких температур концам труб приваривались никелевые наконечники. Эти наконечники подключались к токоподводящим шинам. Температура на выходе из пучка измерялась с помощью 10 хромельалюмелевых термопар, установленных в центрах ячеек при значениях относительного радиуса г/г = 0,073, 0,128, 0,193, 0,265, 0,334, 0,408, 0,479, 0,624, 0,770, 0,916 и размещенных на координатном устройстве. Здесь же с помощью трубок Пито диаметром 1 мм и толщиной стенки 0,1 мм и с использованием индуктивных дифференциальных датчиков измерялись скоростные напоры.
50 При измерении мощности тепловой нагрузки во времени постоянный расход теплоносителя через пучок поддерживается с помощью критической дроссельной шайбы, на которой устанавливается при течении воздуха сверхкритический перепад давлений. Витые трубы овального профиля с максимальным размером овала Ы = 12, 3 мм и толщиной стенки 0,2 мм имели длину 0,5 м. Исследования нестационарного тепломассопереноса проводились на пучках труб с относительными шагами закрутки 3 = 124 (Ртм = 3 )Жэ = 220) и 3/ч = т = 6,1 (Рхм = 57) .
В выходном сечении пучка большие оси овалов труб были параллельны между собой и образовывали сплошные щелевые каналы для прохода теплоносителя. Опыты по нестационарному тепломассопереносу проводились для случая изменения мощности тепловой нагрузки во времени по следующей методике. Устанавливался определенный расход воздуха На регуляторе мощности задавались два значения нагрузки (в относительных величинах от максимальной мощности генератора), в пределах которых реализовывался нестационарный процесс, В течение этого переходного процесса измерялись поля температуры теплоносителя на входе и выходе нз пучка труб, а также падение напряжения на пучке и сила тока через нагреваемую зону пучка, Управление экспериментом и измерение параметров осуществлялось автоматически при нажатии кнопки "ПУСК" с помощью аппаратуры, описанной в следующем разделе.
На рис. 2.3 представлен 37-трубный экспериментальный участок, На этом участке исследовались нестационарные поля температуры на выходе из него при изменении тепловой нагрузки во времени при нагреве всех витых труб пучка Опыты проводились на пучке с 3(3 = 12,2 и длиной 1 м, Толщина стенок труб равна 0,5 мм, эквивалентный диаметр пучка Ыэ = 7,39 мм и пористость пучка т = 0,52.
Кожух из коррозионностойкой стали имел продольный разъем, герметизация которого обеспечивалась укладкой шелковой нити, пропитанной термостойким лаком. Внутренняя сторона кожуха была покрыта слоем окиси алюминия для электроизоляции труб пучка от кожуха, Отверстия для отбора статического давления были расположены в кожухе на расстояниях 0,35 и 0,7 5 м от входа в пучок, Для компенсации термического расширения кожуха к его нижней части припаивалась гофрированная мембрана, которая препятствовала также утечке воздуха в полость между кожухом и несущим корпусом, Пространство между кожухом и корпусом заполнялось стекловолокнистым теплоизолирующим материалом.
Крепление витых труб к токоподводам принципиально не отличалось от крепления витых труб в участке, представленном на рис, 2.2. На выходе из пучка для измерения скорости и температуры размещались зонды, смонтированные между токоподводом и выходным патрубком, Ориентация труб в пучке была аналогична ориентации труб установки на рис, 2,2, В семи трубах пучка на расстояниях от входа 0,04, 0,072, 0,130, 0,210, 0,350, 0,540, 0,7, 0,8 м приваривались к внутренней поверхности термопары для измерения температуры стенки, Пучок труб нагревался постоянным током от преобразователя типа АНГМ-ЗО, Изменение мощности тепловой нагрузки во времени осуществлялось по экспоненциальному закону с помощью специального электронного устройства. Экспериментальное исследование стационарного перемешивания теплоносителя в закрученном пучке витых труб методом диффузии тепла от источника, непрерывно испускающего нагретый воздух, проводилось на экспериментальной установке, представленной на рис.
2.4. Вокруг центральной витой трубы по разным законам: 7 = сопе1 или 3 = 62 шины; 5 — термопары на входе пучка; 6 — промежуточное кольцо; 7 — узел токоподвода к трубкам; 8 — герметизирующая гофрирован ная пластина; 9 — отборы статического давления; 10 — асбестоцемент ная плита (или воздушная прослойка); 11 — кожух; 12 — кассета; 13 — стягивающее и центрирующее кольцо; 14 — верхний токоподвот и дистанционирующая решетка; 15 — зонды для измерения скорость и температуры; 16 — выхлопной патрубок; 17, 18 — верхние гермети зирующие кольца; 19 — центрирующие фиксаторы; 20, 21 — стягиваю щие болты 6.
ьная установка для исследования перемешивания в закрученном пучке витых труб: 1 — закрученные витые трубы; 2 — координатное устройство; 3 — сечения измерения статического давления и температур потока; 4 — кожух пучка; 5 — входная камера; 6 — входной профиль; 7 — вывод термопарных проводов; 8 — труба подвода нагретого воздуха; 1...
1У вЂ” сечения размещения термопар для измерения поля температур теплоно- сителя бе = аспас закручивались четыре ряда витых труб 1, Пучок труб помещаг в цилиндрический кожух 4, состоящий из четырех цилиндрических с< ций с фланцами. Между соседними секциями устанавливались кольцев вставки из органического стекла, в которых размещались четыре отве; тия для измерения статического давления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
