Файл: Козырев, А. П. Теория тепловых и гидродинамических процессов в атомных энергетических установках учеб. пособие.pdf

процесса теплообмена для случая кипения рассматривал более сложную модель, при этом предполагалось, что

-процессы, происходящие в двухфазной системе лю­ бой сложности, для каждой отдельной области описываются теми же уравнениями, что и для системы с одной непре­ рывной поверхностью раздела фаз*

-распределение центров преобразования равновероятно во всех точках поверхности нагрева.

Б систему уравнений, рассматриваемую С.С.Кутателадзе, входят ;ледуицие уравнения:

-теплопроводности жидкой фазы*

-движения и сплошности жидкой фазы*

-движения и сплошности паровой фазы*

-теплового и механического взаимодействия на гра­ нице раздела фаз.

Вусловия однозначности входят физические свойства

жидкости и пара, параметры насыщения p s и , температурный напор или плотность теплового потока.

Анализ этих уравнений и условий однозначности приво­

Большинство критериальных формул, полученных различ­ ными авторами, на основании обобщения опытных данных по кипению жидкостей может быть сведено к критериаль­

370

некоторых критериальных формул приведены в табл. 8 .1 .

Сопоставление приведенных выме формул с опытными данными по кипению различных жидкостей показывает, что

1 . Формулы 2 и 3 табл. 8 .1 наиболее точно отражают

опытными данными по большинству жидкостей.

2 . Формула I табл. 8 .1 по большинству жидкостей

обеспечивает удовлетворительное согласование с опытом при умеренных давлениях. При высоких давлениях имеются значительные расхождения результатов расчета с опытом,

причем расчеты по формуле I дают заниженные значения^.

значительную погревность при малых и больших тепловых нагрузках.

В заключение следует отметить, что рассмотренные в настоящем параграфе критериальные формулы для расчета теплоотдачи при кипении в условиях естественной кон­ векции целесообразно использовать только в тех случаях,

371

когда для рассматриваемой жидкости существуют надежные экспериментальные данные. При наличии надежных и прове­ ренных эмпирических формул им следует отдавать предпоч­ тение.

§ 46. Теплообмен при кипении в условиях вынужденной конвекции

В парогенерирувщих каналах и трубах имеются три характерные зоны теплообмена (рис. 8 .4 ):

-экономайзерная зона (зона конвективного теплооб­ мена однофазного потока жидкости);

-зона интенсивного теплообмена при движении кипя­ щей жидкости;

-зона ухудшенного теплообмена.

373

В свою очередь, в зоне интенсивного теплообмена, связанной с кипением теплоносителя, согласно современ­ ным представлениям о расчете парогенернругщей поверх­ ности можно выделить три характерные области:

потока жидкости недогрето до температуры насыщения, а процесс кипения происходит в пристенном пограничном

стенки определяется в основном микроконвекцией жидко­ сти, вызванной парообразованием на поверхности нагрева*

-область дисперсно-кольпевого режима теплообмена

сконвективным теплообменом двухфазного потока. Гидро­ динамика потока в этой области определяется взаимодей­ ствием жидкой пленки с высокоскоростным паровым пото­ ком. Температурный режим стенки зависит от условий су­ ществования и движения пленки жидкости на стенке канала.

Изложенная классификация исходит из характера темпе­ ратурного режима поверхности нагрева. Структура двух­ фазного потака слабо влияет на интегральные характери­ стики потока и температурные режимы.

Расчеты теплообмена, а также эксперименты по опре­ делению коэффициентов теплоотдачи должны выполняться отдельно для каждой зоны.

Больная часть исследований по кипению в каналах была посвящена теплообмену при развитом пузырьковом кипении

ное движение жидкости может повысить интенсивность теп­ лоотдачи дополнительными возмущениями за счет турбулент-

374

них пульсаций. Вынужденное движение непосредственно влияет на механизм процесса парообразования. Это вли­ яние проявляется в искажении угла смачивания О и преждевременном срыве парового пузыря со стенки. Теп­ лообмен при данном давлении полностью определяется

трения графика на рис. 8.5 можно выделить три области» область развитого пузырькового кипения, где теплообмен определяется процессом парообразования (тепловой на­ грузкой) и не зависит от скорости циркуляции, переход­ ную область совместного влияния &£ и £ и область конвекции однофазного потока ( т .е . без кипения, когда

оС - л * ад) .

^ ,ККС/1&Ч.Гра$

Рис. 8 .5 . Зависимость оС =f(u?0) при пузырьковом ки­ пении жидкости в канале:

При критериальной обработке опытных данных по тепло­ обмену к кипящей жидкости в условиях вынужденной конвек­ ции уравнение (8 .15) должно быть дополнено критерием

/?е _ при больших паросодержаниях теплообмен

375