ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Теплоотдача к воде при естественной циркуляции из "Обзор работ по теплообмену к двухфазным системам" Киршбаум [53] провел первое полное изучение процесса теплообмена на одиночной трубе при естественной циркуляции. Вертикальная медная труба внутренним диаметром 40 мм обогревалась с внешней стороны на длине 2 м паром, конденсирующимся в кольцевом зазоре. Вода входила в трубу при температуре насыщения жидкости в сепараторе. По данным радиальных и аксиальных измерений температуры на экспериментальном участке построено распределение средней температуры жидкости по длине обогреваемой трубы. Так как эта кривая проходит через максимум, автор сделал вывод, что существует область, в которой кипение жидкости отсутствует. Эта область впоследствии рассматривалась различными исследователями как область поверхностного кипения. [c.60] Брукс и Бэджер [15] получили значения коэффициента теплопередачи для кипящего участка испарителя с естественной циркуляцией. Испаритель состоял из медной трубы внутренним диаметром 45 мм и длиной 6 м, обогреваемой паром, конденсирующимся в кольцевом зазоре. Измерения температур проводились медно-кон-стантановыми термопарами. Температура пароводяной смеси определялась термопарой, перемещаемой по длине испарителя и расположенной в трубе наружным диаметром 2,2 мм и длиной 6,7 м. [c.61] Исследователи считали, что кипящий участок в испарителе располагался между выходным сечением и сечением, температура жидкости в котором максимальна. Предполагалось также, что происходит незначительный перегрев жидкости и парообразование начинается тогда, когда ее температура несколько превышает температуру насыщения, соответствующую давлению в данном сечении. [c.61] В последнем случае в паровой фазе содержатся мелкие капли жидкости в дисперсном состоянии. [c.63] В 1939 г. Бэджер [7] еще раз детально рассмотрел вопрос о механизме движения двухфазного потока. К ранее упомянутым трем режимам течения он прибавил четвертый. Этот режим, названный эмульсионным, характеризуется наличием капелек жидкости, равномерно распределенных в паровой фазе, и отсутствием движущейся по стенке трубы пленки жидкости. Бэджер обработал имеющиеся литературные данные и установил, что для последних трех режимов течения коэффициент теплоотдачи тем выше, чем ниже значения температурного напора (прн условии, что все другие величины не изменяются), т. е. что с ростом Ы коэффициенты теплоотдачи уменьшаются ). При обработке данных принималось, что кипение начинается в точке, где температура жидкости достигает максимума. [c.63] Зависимость коэффициента теплоотдачи от температурного напора между стенкой и жидкостью проходит через минимум, по-видимому, при А/= 4,5° С. Увеличение температуры пара на выходе из трубы приводило обычно к росту коэффициента теплоотдачи. [c.64] Чтобы изучить влияние вязкости на коэффициент теплоотдачи, были проведены опыты с сахарными растворами концентрацией до 50%, а для того, чтобы установить влияние поверхностного натяжения — опыты с водой, к которой добавлялись незначительные количества дюпонола . [c.64] Уравнение (24) обобщает экспериментальные данные с точностью 20%. Влияние Цй на значения а обнаружено не было, но повторная обработка опытных данных Брукса и Бэджера показала незначительное снижение коэффициента теплоотдачи при уменьшении длины кипящего участка. [c.64] В том же году Фауст, Бэкер и Бэджер [36] опубликовали данные, полученные на испарителе с естественной циркуляцией. Испаритель состоял из 31 трубы наружным диаметром 63,5 м.м. и толщиной стенки 3,25 мм. На длине 1,2 м трубы обогревались конденсирующимся паром. Температура жидкости по длине испарителя измерялась с помощью перемещающейся термопары, аналогичной используемой в работе [15]. Скорость жидкости на входе определялась трубкой Пито. Скорости жидкости изменялись в пределах 0,3—1,2 м(сек. Температура насыщения на выходе из трубы изменялась от 60 до 96° С, а полные температурные напоры — от 6,2 до 24° С. [c.66] Истинные значения коэффициента теплопередачи изменялись от 3,9-102 до 1,66-103 ккал[м -чаС°С. Коэффициенты возрастали при уменьшении уровня жидкости, повышении температурного напора и температуры кипений жидкости. Паросодержания были невелики и изменялись в пределах 1—2,5% в зависимости от скорости циркуляции. [c.66] Несколько ранее Линден и Мортиллон [61] провели исследование процесса кипения в наклонной трубе внутренним диаметром 26,9 мм при длине греющего участка 1, 25 м. Скорости жидкости измерялись по удлинению витой пружины, изготовленной из тонкой фосфористой бронзы. Пружина устанавливалась в опускной трубе контура и опиралась на проволочную сетку, имеющую вид круглого диска. Это исследование охватывало довольно узкий диапазон изменения температур и уровней жидкости. [c.66] В 1943 г. Дэйвидсон и др. [31] опубликовали результаты исследования по теплообмену и сопротивлению в парогенерирующих трубах при давлениях 35- 230 ат. Исследование проводилось на экспериментальных установках, размещенных в топочной камере котла. Тепло-обменные участки имели вид плоской спирали, но во второй серии опытов для сравнения была применена также прямая труба длиной Ъ м. [c.67] В работе применялись стальные трубы (содержание углерода 0,25%) внутренним диаметром 12,7—44,5 мм при длине витка 3,1 —16,3 ж. Прямая труба внутренним диаметром 23,4 мм была установлена вертикально. Для измерения температур пара, воды и стенки трубы применялись железо-константановые термопары. [c.67] В опытах, проводившихся при наличии кипения, температура питательной воды была на несколько градусов ниже температуры насыщения. При постоянных значениях весового расхода, давления и теплового потока температура стенки практически не изменялась по длине трубы (т. е. не зависела от паросодержания) до точки, где труба начинала перегреваться . Утверждение о неизменности температуры стенки, однако, не является справедливым для вертикальной трубы. Из графика, на котором было представлено изменение температурного напора по длине вертикальной трубы, следует, что падает более чем в 2 раза. [c.68] В другой статье [87] тот же автор приводит результаты исследования влияния скорости на коэффициент теплоотдачи (при постоянном тепловом потоке). Рачко пришел к выводу, что коэффициент теплоотдачи не зависит от скорости пароводяной смеси, а длина трубы оказывает незначительное влияние. Сравнив результаты своего исследования с данными, полученными в другой работе, автор показал, что коэффициент теплоотдачи не зависит также от материала поверхности нагрева. [c.69] В 1947 г. Румфорд [95] опубликовал данные, полученные на вертикальном трубчатом испарителе, обогреваемом движущейся в кольцевом зазоре водой. Внутренний диаметр трубы испарителя 12,7 мм, длина 2,8 м.. Распределение температур пароводяной смеси по длине определялось с помощью длинной термопары, передвигающейся по оси трубы. В работе измерялись температура кипящей жидкости и термическое сопротивление стенки трубы, что дало возможность определить коэффициенты теплоотдачи. Опыты проводились на дистиллированной воде при абсолютном давлении 100 мм рт. ст. и расходах до 40 кг час. Весовое паросодержание доходило до 82,4%. Тепловые потоки на участке кипения изменялись в пределах 1,49-10 —1,9-10 ккал/м -час. На основе данных Брукса и Бэджера [15] (считавших, что кипение начинается при максимальной температуре жидкости) Румфорд рассчитал коэффициент теплоотдачи к кипящей воде. Полученные коэффициенты после перехода к режиму кипения резко возрастали по длине трубы и достигали нереальных значений. Поэтому автор пришел к выводу, что большое количество тепла, требуемое для парообразования, передается также в нижней части трубы, где температура жидкости еще возрастает. В последние годы установлено, что при поверхностном кипении поток может содержать определенное количество пара. Это, вероятно, объясняет предположение автора. [c.70] Автор провел также исследования с толуолом, этиловым спиртом и азотной кислотой. В опытах с этиловым спиртом давление изменялось до 600 мм рт. ст., а для опытов с азотной кислотой — до 20 мм рт. ст. [c.71] Впоследствии была проведена серия опытов на горячей питательной воде, причем коэффициент теплоотдачи получился несколько выше, чем на холодной воде. Но значения а оставались постоянными при изменении скорости жидкости. [c.71] Советский исследователь Лукомский [66] при обсуждении вопросов теплообмена при кипении в трубах в условиях естественной циркуляции заметил, что механизм кипения в трубах существенно отличается от механизма кипения в большом объеме. [c.71] Вернуться к основной статье