Исаченко В.П. - Теплопередача (1074332), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Итак, значения Массовых расхадньпс паросодержаний лежат в пределах Ок 'к(!. Массовым расходам 6 и 6» соответствуют объемные расходы (ы'/с]: р.=6 /р; р„= и . Сумма их нааывается объемным расходом смеси: !'он=)г +!т . В отличие от массового расхода объемый расход смеси в общем случае переменеи по длине трубы н может изменяться от значения ]гн =6, /р, если нн входе движется только жидкость, до величины ]тон=6 /р,ч если на выходе течет один пар. Прн полном испарении жидкости объемный расход увеличивается и рн/рк раз.
Скорости хгидкостн на входе (кр-0) соответствует скорость циркуляции (12-28). При полном испарении Жидкости скорость нб пара иа выходе также в ры/р» раэ выше скорости цирьулядии. Прн вяз«их давлениях, когда ры)р», увеличение скорости значительно Поэтому Ю при кипении жидкости зиутрн труб и каналов происходит. значительное ускорение потока по мере увеличепня содержания пара. Объемное расходное паросодержание равно отношению объемного расхода пара к объемному расхолу смеси: !' 1', 1т +1' Величины л и р свяэниы соотношением к — =о /р„— —, ! — н '- ! — р Рнс.
!З-13. Структура патока»рн «нвенин ынкксстн»нутра горнзонт»ньооя трубы. — вьюн К р и б— оск!'го:т — » (13-15] 313 по которому можно пересчитать х на В и обратно. Прп х=б значение О=.О; при х=! значение б=1. В остальной области всегда х<О, гак ьак отношение р,(р (1. Прп двюкевии лвухфазного потока плошань поперечного сечении трубы ! частично занята паром )„п частично жидкостью ! . Истинное объемное п ар о с одержан не будет характеризовать вечнчина ((З-!О) Истинные паросодержания имеют больпгое значение для расчета кнпяшнх ядерных реакторов.
Истинные скорости жидностп и пара в данном сечении снязапы с величавой гб !т' ! !Π— В' Приведенными скоростями пара и жидкости иазываюгся велжины т', у Название «нривеленные» взято потому, что здесь объемные расходы отнесены (приведены) к полному сеченшо канала Приведенные скорости представляют собой условные вечичины. Сумма приведенных скоростей пара н жидкости карактеризует истинную скорость смеси !' +у ". + .з Разность истинных скоростей фаа наэывакгг скоростью скольжения: ис„=-ю„— ю . При положительной скорости скольжения пар движется быстрее жидкости.
В вертикальных трубах при подъемном движении, а также в горнзонтальных трубах скольжение положительно. Отридатечыгое скольжение имеет место в вертиканьных трубах при опускном движении. Прн эмульснонном н пробковом режимах течения паровая фаза еще достаточно дигпергирована (раздроблена), так что скольжение невелико, если скорости пнркуляции значительны. При стержневом режиме из-за расслоенного течения величины я„, могут быть значительны.
Во всех случзях с увеличением снорости цирьуляпкн относительное скольжение уменьшается. Прн и„,.=.б мм с шы ф= й Итак, истинное объемное паросодержанне м раино расходвому объемному паросолержанию р тогда, котла вотивные скорости движения пара и жидкости совпадают. Найдем энтальпию смеси г, . Пусть на входе в трубу жидкость имеет температуру насыгцения Т, и энтальпию пасыШения !ч. Если известно, что на участке трубы длиной ! подведено текло в количестве ! 1. то из )равнения теплового баланса Ю= й (!.. !е) определяется энтальпня сыссн г„, в сеченни трубы на расстоянии ! от входа.
Полвеленный поток тепла леликом расходуется на парообразо- 314 ванне. Поэтому массовый расход пара в этом сечении определяется уравнением (/.= гб м Лз сравнения последних двух выражений следует, что —;."- =- л =- (13-1У) о, г Эта зависимость покааывает, что относительная звтальпня двухфазного потока (/ь„г -~'-). нзмереаная в долях теплоты преобразования г, прн кипении жилкостп в тр>бах и каналах равна массовомурасходпому паросодержанию потока в данном сечении. Утверждение верно, если на входе имеется насыщенная жидкость нли дв>хфазная смесь. Если иа входе в трубу жидкость недогрета, то на участках, где /м=/к (/ч (ЭиппсиайэсрНЫЙ уЧаСтОК), Параистр (/,„— Ы)/Г НМЕЕт Отрицательное значенвс.
В этом сг>чае ои представляет собой относитель.ную знтальпню иедогрева потока в данноь~ сечении. Следует указать, что в области поверхностного кипения, когда /ь„(1„ несмотря на отрицательное значение этого параметра, в потоке в действительности имеется небольшой расход пара за счет движеипя кипящего граничного слоя (рнс. 13-12). Прн гь„,=г парами р х формально равен нулю, однако в действитсльнск."гн в ядре истока жидкость еще недогрета, тОгда как около поверхности при больших тепловых нагрузкак имеется кипящий граничный слой. При входе в канал недогретой жндьоспг величина х= (геи — /и)/г совпадает с расжшным паросодержанием только для удаленных от входа сечений, где х>0, т. е.
в зоне, где вся жндкость достигла температуры насыщенна. Ес Зииисимость тегглоотдичи от яиримегри х Теплообмен при кипении в трубах определяется фазовойструктурой нарожидкостной смеси. С увеличением параметра х коэффициент тепло- отдачи повышается, достигая максимальных значений при вссовои Ог//изе/ оо о -олкаи-оо-ое-цг о ог ае ао аа оо ио аг оо ао Рзи ГЗ-Г4. Завэсиьюсть коэффмшевта теичы гдачэ от параметра к о-ью ° н* и; г-ь. 1о ви '.
паросодержании 0,3 — 0,40 (3=0,93>э). Затем он резко снижается, приближаясь к значениям, сгютветствугощим чистом>' пару (рнс. 13-14), и наст>пает область подсыхания с минимальной интенсивностью тепло- отдачи. Область подогрева жалкости соответствует значениям хги — 0,2, после чего начинается поверхностное, а затеи объемное кнпевие.Максимальные значения коэффнциеита теплоотдачн соответствуют стержнево- 315 му Режпыу объемного кипеюся, в котором толп!ива пленки мсиикости (представляющей основное тепловое сопротивление, кан н прн конвекции Однафазнай жвдкссти) имеет малую толщину, а в ядре потока движется пэр с большой скоростью. Внешняя поверхность пленки имеет волнистый характер.
Вследствие этого капли жидкости срываютсв паром и уносятся в ядро потока. 'По мере увеличения х пленка утончается, волноабразованне н, следовательво, срыв капель прекращаются. При полном испарении пленки происходит резкое падение тепло- отдачи (режим сухой стенки). Паросодержание, которому соответствуют максимальные значения теплоотдзчи, зависит ат сиорости, давленин, физических свойств жидкости и пара и прочих факторов. С повышением скорости паросодертканке, при котором коэффиш1енты теплоотдачн являются наиболыпими, уменьшается.
Для определения величины этого паросодержания существуют специальные расчетныв зависимости [Л. 78). Рис. !З-сб Нзив«с««в «в 1, па ллн е швт«вввь «ав ртеи в абхвет«т»тлсве««а тв хавтхвчи. л=в»чв -ыа«тс ' нв-с,ы св'и. Л. Х(зиенение теллерагуры ла аерииетру еаризонтпльнод трубы Излсенсние температуры по периметру горизонтальной трубы в условняв кипения воды прн давлениях, блиаких к критическому [Л 167), показано на рис. 13-16. Нанболыпая неравномерность распределения температ)ры, а следовательно, н теплоатдачи относится к расслоеннай структуре патока (кривая !), наименыпая — к стержневой (кривая 2).
Стержневому режиму соответствует наибольшая теплоотдача. Условия 3!6 Г. Изменение телисературы ловерхноети и жидкости па длине еертикальнод трубы Изменение температуры внутренней поверхности трубы по длине иахалнтся в полном соответствии с интенсивностью теплоабмеиа (рнс, 13-12 и 13-14). В области подогрева жидкости 1, когда внутри трубы движется одиофазный поток, температуры вее †' .
, ††. †! и 1,» опновременно растут «и аа ве по ллине трубы. Иа участвее -1- у ", ' ---', — -. [ - -- кепоасрхностного кипения 2 температура стенки усташе — — — навлпвается практически постоянной, а температура жидкости повышается Области 3, 4 и б соответствуют объемному кипению в трубе; температура 1, не изменяется; температура жидкости, достигнув температуры насыщения, практнчесни сохраняется постоянной; температурный напор между стенкой и двухфазным патокам вследствие возрастающих значений коэффициента теплоатчачь сокращается до нескодьинч град)сов. При дальнеяшем развитии процесса ыат перепад продолжает несколько уменьшаться, а затем он возрастает за счет резкога умеаьшенпя теплоотдачи.
Последний случай, связанный с ухудшением теплоотдачи, отдельно принеден на рис. 13-15. Он показьшает характер изменения коэффициента теплоатдвчн и температурьс поверхности в области ухудшения тсплоотдачи [Л 78), геплообмена при кипении в трубах в змульсионно-пробковой области.
близки к условиям теплообмена в большом объеме. Значения коэффициента теплоотдвчи при стержневой структуре потока в трубах могут быть несколько выше, чем при кипении в большом объеме. 13-3. РАСЧШ ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ ПУЗЬЮЬКОВОМ КИПЕНИИ В УСПОВИЯХ ВЫНЮКДЕННОЙ КОНВЕНЦИИ В ТРУБАХ В этом случае интенсивность тсплообмена определяетсп взаимодействием факторов, опредоляющнх интенсивность теплсюбмена при кипении жидкости (а»), н факторами гпдродинамического воздействия на пее, обусловленными вынужденной конвекцией (а ). Расчеттеплоотдачи в условиях вынужденного движения двухфазного потока выражается фупкнпональл!ой зависимостью ((Те .-)!е»р) г Тчн, /(Ре, Ре„рг), где число ((е=-шг//ч определяется по скорости циркуляции жидкости 'ю=6, //р .
1(а практике используется иитерполяциопная зависимость. (Л. 98), которая лля теплоотдачи перегретой жидкости имеет внд ,ш" ! — (13-!8) м Ь „ — , ! Лля отношения а»/а„, меиягощегося от 0,5 до 2 (рис 13-17). Прн величине это- д го отношения менее 0,5 приннлгают а=- =!ив а если а /а.>2, то а=.а»; здесь ач — коэффициент теплоотдачп, рассчитанный по формуле развитого капни!я (когда скорость пе влияег на твплообмвя); а -- коэффициент геплаотдачн, рассчитанный по формулам конвектив- р нога теплообмепа однофазной жидкости (когда кипение не влияет на теплооб- Раг. 13-!б.
И»ыевенве избыюч»»сй л1сн). Из гйафика слелрст, что пРота- м „ы н а ер ме у женность области, в которой а.=/(а, б). прв «ивеиаэ жалкости внутр» гс. очень мала. р»с»»жжсй трубы. 3авнсимость (!3-18) справедлива ! - р «а» .« ° . !— при срсдинх объемных наросодержания\, ш ж»»»в бр г»в. не ирсвь»шающнх 70%. Прн высоких паросодсржаниях скорость циркуляции недостаточно полно учитывает конвсктнвную составля!ощую теплоотдачн. Поэтому расчеты теплоотдачи проводятсн с учетом внтенспфнцнрулощего воздействия нспшпой скорости движения потока в ядре (Л. 14, 169, 187). !У.б.
механизм теппооамана при пленОчнОм кипении жидкОстн Пленочное кнпеьве наблюдается арн закалке металлов в жилкой среде, в ряде быстродействующих перегонных аппаратов, прн кипенна криогенных жидкостей, прн охлаждении жидкостью ракетных двигателей па химическом топливе и атомных ракстлых лвигателей. Прн высоких давлениях абсолютная величина а при пленочном кипении становится значительной (рио. 13-!8), поэтому пережога кипятнльной трубы 313' нс происходит, юти темперитуриый напор между стенкой и жндкостьЮ заметно повышается.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
