КРИЗИС ТЕПЛООТДАЧИ В ДИСПЕРСНО-КОЛЬЦЕВОМ РЕЖИМЕ ТЕЧЕНИЯ

УДК 536.423.1

 

С.В. Захаров, А.М. Носов, Ю.М. Павлов

 

Московский энергетический институт (технический университет), Россия

 

КРИЗИС ТЕПЛООТДАЧИ В ДИСПЕРСНО-КОЛЬЦЕВОМ РЕЖИМЕ ТЕЧЕНИЯ

ПРИ ВЫСОКИХ МАССОВЫХ ПАРОСОДЕРЖАНИЯХ И СКОРОСТЯХ ПОТОКА.

 

 

АННОТАЦИЯ

Показано, что в диапазонах режимных параметров: ; ; имеет место вполне удовлетворительное их согласование.

ВВЕДЕНИЕ

Несмотря на всю сложность такого явления как кризис теплоотдачи при кипении в условиях вынужденного течения, в последнее время, совершенно очевидно в этом вопросе наметился определенный прогресс. Это касается, прежде всего, кризиса теплоотдачи в режиме пузырькового кипения, механизм наступления которого стал более ясен. Соотношения, полученные на основе модельных представлений [1, 2], позволяют с необходимой для практики точностью проводить расчет критической плотности теплового потока как недогретых, так и насыщенных жидкостей в широком диапазоне изменения давления и массовой скорости потока.

Успехи в изучении механизма кризиса теплоотдачи в дисперсно-кольцевом режиме течения, когда массовые паросодержания достаточно высоки, на сегодня, как нам представляется, не столь очевидны. Это связано, прежде всего, со сложнейшими процессами влагообмена между дисперсным ядром потока и волнообразной, кипящей или гладкой (в зависимости от режимных параметров) пленкой жидкости на стенке, сопровождающими наступление кризиса.

Неоднократные попытки предложить механизм этого вида кризиса теплоотдачи [3, 4], включающий все многообразие сопутствующих ему явлений (срыв капель с гребней волн или унос их в ядро потока при кипении пленки, выпадение капель из ядра потока или отбрасывание их встречным потоком пара, образовавшимся при испарении пленки), и получить при этом надежную расчетную методику представляется задачей мало реальной. Целесообразнее, по-видимому, рассмотреть некоторые частные или предельные случаи такие, например, как высокие массовые паросодержания потока с микропленкой на стенке канала или дисперсно-кольцевой режим с толстым кипящим слоем на стенке при сравнительно невысоких паросодержаниях. В первом случае будем иметь тонкую гладкую некипящую пленку на стенке и дисперсное ядро потока. Во втором – практически пузырьковое кипение в кольцевом канале, одной из стенок которого является межфазная поверхность: кипящий слой – дисперсное ядро. И в том и другом случае это более простые модели, позволяющие надеяться на получение результатов в виде несложных расчетных зависимостей, хотя и ограниченных в применении определенным диапазоном режимных параметров.

ФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

  . (1)  

СОПОСТАВЛЕНИЕ С ЭКСПЕРИМЕНТОМ

Проведено также сопоставление результатов расчета по (8) с некоторыми данными скелетных таблиц для азота [7] (рис. 2). Здесь же приведена кривая,…   , ,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа выполнена в рамках Президентского Гранта поддержки ведущих научных школ НШ - 7763.2006.8.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ

р – давление, МПа; x – массовое расходное или балансовое паросодержание; j ‑ истинное объемное паросодержание;

СПИСОК лИТЕРАТУРЫ

1. Ягов В.В., Пузин В.А. Кризис кипения в условиях вынужденного движения недогретой жидкости // Теплоэнергетика. 1985. №10. С. 52-55.

2. Захаров С.В., Павлов Ю.М. Методика расчета критической плотности теплового потока при пузырьковом кипении жидкостей в каналах // Теплоэнергетика. 2004. №3. С. 72-78.

3. Celata G.P., Mishima K., Zummo G. Critical heat flux prediction for saturated flow boilig of water in vertical tubes// International Journal of Heat and Mass Transfer. 2001. No. 44. p. 4323-4333.

4. Okawa T., Kataoka A., Naito M. Prediction of critical heat flux in annular flow using a film flow model // Journal of Nuclear Science and Technology. 2003. Vol. 40. No. 6. p.p. 388-396.

5. Левитан Л.Л. Кризис высыхания в дисперсно-кольцевом режиме течения / Двухфазные потоки. Теплообмен и гидродинамика. Л.: Наука. Ленинградское отделение. 1987. С. 169-186.

6. Бобков В.П., Виноградов В.Н., Греневельд Д. и др. Скелетная таблица версии 1995 г. для расчета критического теплового потока в трубах // Теплоэнергетика. 1997. №10. С. 43-53.

7. Аль-Абуд Ф. Экспериментальные исследования и построение рекомендованных значений критической плотности теплового потока при вынужденном движении двухфазного потока азота в равномерно обогреваемом вертикальном канале. Дисс…. канд. техн. наук. М.: МЭИ. 1991.

8. Pioro I.L., Groeneveld D.C., Cheng S. e.c.Comparison of CHF measurements in R-134a cooled tubes and the water CHF look-up table // Int. J. heat mass transfer. 2001. Vol. – 44. p.p. 73 – 88.

9. Ивашкевич А.А. Обобщение опытных данных по кризису кипения при вынужденном течении воды в трубах // I Российская национальная конф. по теплообмену. 1994. т. IV. С. 134 – 138.