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

учитывающим интегральные гидродинамические^свойства двухфазного потока а^м и условия парообразования

(8>2з)

f

Указанный безразмерный комплекс есть отношение весовой

и рк

Разработанная универсальная зависимость (8.24) по­ зволила обобщить опытные данные широкого комплекса исследовательский работ по теплообмену в трубах и пучках, выполненных в отделе атомной энергетики ЦКТИ им. И.И.Ползунова начиная с I960 г . , а также данные других исследований (рис. 8 .8 ). Зависимость (8.24) справедлива для расчета локальных коэффициентов тепло­ отдачи оС в случае кипения пароводяной смеси в трубах, кольцевых каналах и пучках стержней при

бескризисных режимах теплообмена в следующем диапазоне параметров:

р = / т- i70 кгс/см2;

381

ные переход в область кипения, и с достаточной степенью точности можно полагать, что

Как видно из рис. 8 .8 , движение двухфазного потока

интенсифицирует теплообмен при значении комплекса

j q 5 или приближенно при

изменении параметров потока по длине канала расчет необходимо выполнять по участкам, прини­ мая параметры постоянными в пределах каждого участка. Количество участков определяется необходимой точностью определения коэффициента теплоотдачи. 6 приближенных расчетах испарительной зоны часто используют зависи­ мости типа (8 .8) для развитого пузырькового кипения в трубах.

383

§47. Кипение с недогревом

Вобогреваемой канале вода начинает кипеть, если

этом ядро потока остается недогретым до температуры насыщения ts

Экспериментальные исследования процесса кипения с недогревом проводятся с использованием фотографирова­ ния и скоростной киносъемки процесса зароадения, роста, отрыва и конденсации пузырьков пара. Как правило, такие исследования проводились при атмосферном давлении, по­ скольку с ростом давления техника проведения экспери­ мента сильно усложняется.

Согласно современным представлениям о механизме ки­ пения воды пузырьки пара после зароадения на поверхно­ сти нагрева движутся без отрыва от стенки в направлении потока жидкости, несколько отставая от нее в скорости. Одновременно пузырьки пара продолжают расти до некото­ рого предельного размера, отрываются от поверхности и, попадая в недогретое ядро потока, конденсируются.

Исследования, выполненные Д.А.Лабунцовнм при кипении воды в большом объеме, показали, что процесс кипения носит статистический характер, а отрывной диаметр пу­ зырей подчиняется вероятностному закону, близкому к

384

При поверхностной кипении влияние давления на ос­ новные характеристики процесса кипения аналогично вли­ янии давления при кипении в условиях естественной кон­ векции. С ростом давления число центров парообразова-

JL

Рис. 8 .9 . Кривые распределения диаметра пузырей:

ния растет, уменьшается скорость роста, время существо­ вания пузыря увеличивается.

Тщательными измерениями было установлено, что наи­ больший градиент температуры воды наблюдается в тонком, прилегающем к поверхности нагрева перегретом слое воды толщиной до 0,1 мм. Следовательно, основание пузыря по­ гружено в перегретую жидкость, а верхняя его часть на­ ходится в потоке недогретой до кипения воды. Из-за кон­ денсации пара эта часть поверхности работает как сток тепла, в то же время на основании пузыря происходит интенсивное испарение перегретой воды в его объем.Опыт­ ным путем было установлено, что температура стенки за­ метно снижается в процессе роста пузыря, а после отрыва пузыря повышется. На основании этого можно сделать вывод о передаче тепла теплопроводностью через тонкий слой воды у ножки пузыря, так как теплопроводность пара весьма мала. Другим механизмом передачи тепла яв­

ляется "насосное" действие пузыря,в результате которо­ го перегретая жидкость выталкивается в ядро потока и обеспечивается поступление холодной воды к горячей стенке, чем достигается дополнительное турбулизирующее воздействие на пограничный слой. Суммарное воздей­ ствие указанных эффектов интенсифицирует теплоотдачу при кипении.

Летальное исследование процесса паробразования при кипении с недогревом было выполнено Г.Г.Трещевым [34JОбработка результатов киносъемки показала, что .кипе­ ние с недогревом начинается при определенной тепловой

г- теплота парообразования, кдж/кг.

мости, т .е . количество тепла, приходящегося на каждый центр парообразования, растет с увеличением нагрузки в функции еоср({,25• iO~b}/q - $ ). Эт0 свидетель-

386