Дзюбенко Б.В., Дрейцер Г.А., Ашмантас Л.-В.А. - Нестационарный тепломассообмен в пучках витых труб (1062122), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Однако при Гг ( 90, когда по данным работы [52] наблюдается резкое возрастание коэффициента [ 1йтр = (1+3,1. 10е Егмэ,4) (4.92) использование зависимости (4.77) приводит к заметному занижению коэффициента $ (рис. 4.15) . Данные работы [43] при Егм = 56 согласуются с (4.92). Опытные данные работы [57] для семистержневого пучка при Ег = 220 и Ке = 10' хорошо согласуются с (4.86), а при Ег = 860 и 1900 лежат заметно ниже зависимости (4.86) . Такое протекание зависимости с [с тр = Х(г гм ) при Ке = 104 для пучков стержней со спирально навитой проволокой по всей вероятности связано с особенностями течения в таких пучках [57].
В то же время данные 128 <4) для пучков стержней со спиральным оребрением хорош согласуются с (4.86) и <4.92) . Таким образом, для расчета коэффициентов гидравличе кого сопротивления в пучках витых труб с Рг > 80 можь рекомендовать зависимость <4.90), а при гг ( 80 можно пт практических расчетах принимать с некоторым запасом коз< фициент ~ = 3$ Выполненныи анализ работ различных авторов позволь дать рекомендации по расчету коэффициентов теплоотдачи гидравлического сопротивления в пучках витых труб.
44, ЛОКАЛЬНЫЙ ТЕПЛООБМЕН И ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРИ НЕРАВНОМЕРНОМ ТЕПЛОПОДВОДЕ ПО СЕЧЕНИЮ ПУЧКА Поскольку возможность распространения опытных зак нов теплоотдачи, полученных при равномерном нагреве Луч< витых труб, в случае неравномерного подвода тепла к тепл носителю в поперечном сечении пучка не является очевидно было выполнено специальное исследование теплоотдачи с м< делированием осесимметричной неравномерности подвода те< ла по радиусу пучка. При этом был рассмотрен простейшь случай осесимметричной неравномерности, когда подво тепла осуществлялся ступенчато к группе центральных вить труб пучка путем пропускания по ним электрического тока то время, как периферийная группа витых труб не нагревалас Неравномерное поле подвода тепла формировало в пучке в тых труб неравномерное поле температуры теплоносителя г радиусу пучка, которое частично выравнивалось благодар поперечному перемешиванию потока, При этом создавали< различные условия теплосъема с нагреваемых витых труб и радиусу и по длине пучка, Таким образом, для определения местных коэффициенте теплоотдачи в рассматриваемом случае течения необходим было измерить распределения температуры стенок виты труб, удельного теплового потока, температуры тепловое< теля и скорости потока вне пристенного слоя по радиусу пу ка в данном поперечном сечении.
Экспериментальные пол температуры теплоносителя и скорости потока в поперечно сечении пучка хорошо согласуются с расчетными полям температуры и скорости, определенными для гомогенизир< ванной модели течения. В соответствии с этой моделью в стенки труб и кожуха условно наращивается слой материк< толщиной Б * и для новых границ пучка труб рассматриваетс свободное течение со скольжением гомогенизированной сре. ды с распределенными источниками объемного энерговыделе.
ния и гидравлического сопротивления. Поскольку данное исследование'базируется на использовании такой модели течения, то коэффициент теплоотдачи удобно определять по параметрам на внешней границе пристенного слоя Т, и, используя выражение [15) ащ —— Че/[рщ иср щ (Те — Т), (4.93) которое связано с определяющими критериями подобия следующим образом [10): йщ = сщ (г 3щ Ргщ ), (4.94) В зависимости (4.94) величины дед и 5 и и ~ = — = — 1' р = (1 = ) 4, Р РДО ™ и (4.95) Веа й б и Т- Т Лщ= = — )р==иу (4.96) от стр 0 й Те являются специальным образом построенными числами Ке [15) . Число Ке,е в выражении (4.95) определяется по толщине поте. ри импульса д в пристенном слое, а число Ке61 в (4.96) опредаляется по толщине потери энергии 61.
Поскольку поля скорости и температуры во внешней части пристенного слоя в пучке витых труб описываются одними и теми же логарифмическими законами распределения, а толщины теплового и динамического пристенных слоев равны [10), то можно принять У = Е . Поэтому при обработке опытных данных по теплоотдаче при неравномерном теплоподводе по сечению пучка зависимость (4.94) будем искать в виде вт вт (2т ~ Ргт ) ° (4.97) Исследования теплоотдачи и коэффициента гидравлического сопротивления проводились на экспериментальных установках с пучками из 37 и 127 витых труб, покрытых электроизолирующим лаком, с использованием в качестве теплоносителя воздуха. На этих установках для создания ступенчатого осесимметричного распределения выделения тепла по радиусу пучка электроэнергия подводилась соответственно к 7 и 37 центральным витым трубам.
Эти установки подробно описаны в работе [39[. Исследование было выполнено в следующем диапазоне изменения параметров: Рг = 57,. 1082, Ке„= (0,05 ... 21)10, и = (1,2 ... 1,9)104 Вт/м' Т ~ 780 К, Т„= 460 ... 610 К, Т„~Т„< 1,45. Предельные погрешности 130 (4.99) (4.100', (4.101) определения коэффициента а„, составляли а 15%, а коэффи циента $ — 1 9% (101.
для определения коэффициента и прежде всего необходи ,о было измерить для каждого режима эксперимента, харак теризующегося числом Кеп и чс, распределения скоростеь потока и температур теплоносителя и стенки витых труб щ радиусу пучка. Типичные экспериментально измеренные рас пределения й, Т, Тс по радиусу пучка с числом труб, равных 127, представлены на рис 4,16, а, б. Зная зти распределения для заданного радиуса пучка рассчитываются величины а„, ~ у„, следующим образом.
Вводится размерный коэффициен теплоотдачи и = яс/ (Тс Т) (4.98) и определяются критерии подобия Йеб„= и Р Б/Дп, Йеб = и Р Б (Т/ Т,„)/д )оибм = йБ/)тл, гдеР = Р/ЯТ, дп — — и(Т), Т = (Т, + Т)/2, д Рд\Т ), 1 =Л(Т ). (4.102,' Среднеинтегральная толщина пристенного слоя в (4.99) ... (4.101) определяется выражением 0 б (1 + 3 бгг-едэт )-4д (4.103,' В работах (10, 39) показано, что коэффициент гидравли ческого сопротивления не зависит от величины температурного фактора Т,/Тп. г» Поэтому безразмерный коэффициент трения можно определить, используя фор- гУР мулу: д м/с Рис.
4.16. Распределение скорости в ядре потока (а), температур теплоносителя и стенки труб (б) по радиусу пучка для гомогениэированной модели течения: 1 ... 3 — экспериментальные данные для Ргм = 57, 236, 1082 соответственно; 4 ... 6— то же для температуры стенки витых труб ФЛ7 о,г а» г/~г а аг е 11 3 = 0,266(1-45э/Ыэ)~д'/(8йеб'лэ) или 3 00452-сдм +4, 1 (4.104) где толщина вытеснения пограничного слоя Б* согласно (15] может быть определена зависимостью: 5* = 1,32 5и й (В.
5„дп). (4.105) Тогда выражение '(4.96) для величины 2„может быть приведено к виду У т г ь эатээи' г э ч эатэт„ Рис. 4.17. Зависимость безразмерного коэффициента теплоотдачи в пучке витых труб от спепнальным образом построенного числа Рейнольдса: ° — Ргм = 1082, Х = 05 м; «Г — 235 и 05 м;,е' — 57 и 05 м; с — 1050 и 0,75 м; Ь вЂ” 232 и 0,75 м; Ъ,— 57 и 0,75 м; 1 — зависимость (4.109); 2 — линии, характеризующие отклонения коэфФициента теплоотдачи 132 2т = Кебт (1 2ч/К/0,39)/(0,39~/ К). (4.106) При определении зависимости (4.104) учитывалась следующая связь между максимальной скоростью и (скоростью в ядре потока) и среднемассовой скоростью и,: и ср/и = 1 - 45 а/ а'э.
(4.107) Искомая величина ам (4.97) может быть выражена через критерии Хиб,„(4.101) и Кебм (4.100) следующим образом = Ямб / (Йеб Рг ). (4.108) Экспериментальные данные по коэффициенту теплоотдачи ам в зависимости от определяющего критерия 2л, представлены на рис. 4.17, где они сравниваются с зависимостью т = (30 42 чьт4Рг + 14 65умс'чэ — 11 2) (4.109) полученной для равномерного нагрева витых труб по радиусу пучка (10].
Совпадение опьпных данных по коэффициенту а„, для чисел Рг = 230 ... 1052 при неравномерном подводе тепла с зависимостью (4.109) хорошее. Опытные значения коэффициента а при числе Рг = 64 лежат примерно на 20% выше зависимости (4.109), что согласуется с данными работы [39]. рис 4.1а. Зависимость коэффи- иента гидравлического сопро" пру тивления пучка витых труб с рт, = 1050, при неравномер- йРЕ иом теплоподводе от числа Йеап — эаннснмостэ (4.90); *, ' Е у Р т а у Мэ Г у ре ° — опытные данные при неравномерном теплоподводе, при неиэотермическом течении и при адиа , батическом течении соответственно Видимо, при числах гг ( 90 происходит дополнительная тур.
булизация потока за счет срыва потока с винтовых поверхностей труб, что не наблюдается в диапазоне изменения чисел гт, ) 90. Таким образом, предложенная методика экспериментального исследования местной теплоотдачи в пучках витых труб позволяет с достаточной точностью определять коэффициенты теплоотдачи при неравномерном подводе тепла к теплоносителю по радиусу пучка. Полученные результаты по коэффициенту а свидетельствуют о возможности использования гомогенизированной модели течения для расчета теплоотдачи по локальным характеристикам потока, применяя закон теплоотдачи (4,109), При этом в качестве определяющих приняты средняя температура по толщине пристенного слоя и скорость на внешней границе пристенного слоя (в ядре потока) . Исследование коэффициента гидравлического сопротивления при неравномерном теплоподводе по сечению пучка проводилось по методике, изложенной в [39) .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
