Главная Процесс переноса теплоты



по которому можно пересчитать л: на (5 и обратно. Прп x=0 значение Р = 0; при х=1 значение р=1. В остальной области всегда х<р, так как отношение рп/рн!<1.

При движении двухфазного потока площадь поперечного сечения трубы f частично занята паром и частично жидкостью f.

Истинное объемное паросодержание будет характеризовать величина

Истинные паросодержания имеют большое значение для расчета кипящих ядерных реакторов.

Истинные скорости жидкости п пара в данном сечении связаны с величиной ц;

Приведенными скоростями пара и жидкости называются ве.чичины

Название «приведенные» взято потому, что здесь объемные расходы отнесены (приведены) к полному сечению канала. Приведенные скорости представляют собой условные величины. Сумма приведенных скоростей пара и жидкости характеризует истинную скорость смеси

Разность истинных скоростей фаз называют скоростью скольжения:

При положительной скорости скольжения пар движется быстрее жидкости. В вертикальных трубах при подъемном движении, а также в горизонтальных трубах скольжение положительно. Отрицательное скольжение имеет место в вертикальных трубах при опускном движении.

При эмульсионном и пробковом режимах течения паровая фаза еще достаточно диспергирована (раздроблена), так что скольжение невелико, если скорости циркуляции значительны. При стержневом режиме из-за расслоенного течения величины «ск могут быть значительны. Во всех случаях с увеличением скорости циркуляции относительное скольжение уменьшается. При (icK=0 Шж=т„; (р=3.

Итак, истинное объемное паросодержание (р равно расходному объемному паросодержанию 3 тогда, когда истинные скорости движения пара и жидкости совпадают.

Найдем энтальпию смеси io„. Пусть на входе в трубу жидкость имеет температуру насыщения и энтальпию насыщения 1„. Если известно, что на участке трубы длиной / подведено тепло в количестве Q, то из уравнения теплового баланса

Q=Ccm(!c..-гн)

определяется энтальпия смесн /см в сечении трубы на расстоянии / от в.хода. Подведенный поток тепла целиком расходуется на нарообразо-



вание. Поэтому массовый расход пара в этом сечении определяется уравнением

Q=rG„.

ils сравнения последних двух выражений следует, что

(13-17)

Эта зависимость показывает, что относительная энтальпия двухфазного потока (гсм-i). измеренная в долях теплоты преобразования г, при кипении жидкости в трубах н каналах равна массовому расходному паросодержанию потока в данном сечении. Утверждение верно, если на входе имеется насыщенная жидкость или двухфазная смесь.

Если на входе в трубу жидкость недогрета, то на участках, где 1)к=см<н (экономайзерный участок), параметр (/см-гн)/г имеет отрицательное значение. В этом случае он представляет собой относитель-,.ную энтальпию недогрева потока в данном сечении. Следует указать, что в области поверхностного кипения, когда JcM<Jn несмотря на отрицательное значение этого параметра, в потоке в действительности имеется небольшой расход пара за счет движения кипящего граничного слоя (рис. 13-12).

Прн гсм=1н параметр х формально равен нулю, однако в действительности в ядре потока жидкость еще недогрета, тогда как около поверхности при больших тепловых нагрузках имеется кипящий граничный слой. При входе в канал недогретой жидкости величина x=(icM-itd/r совпадает с расходным паросодержанпем только для удаленных от входа сечений, где л:>0, т. е. в зоне, где вся жидкость достигла температуры насыщения.

В. Зависимость теплоотдачи от параметра х

Теплообмен при кипении в трубах определяется фазовой структурой яарожидкостной смеси. С увеличением параметра х коэффициент теплоотдачи повышается, достигая максимальных значений при весово.м

гоог

ISO 100 50

а.-1,163-10

1 1

pllj

ZZl

-ClS-0.i.-0.3-0J-B.t 0 OJ 0,2 as й« 0,5 0,6 0.7 0.6 O 1.0

Рис. 13-14. Зависимость коэффициента теплоотдачи ст параметра X

Р-1Л5 Ш Па; 9-5 .10 Вт/м.

паросодержаннй 0,3-0,40 ((5 - 0,98%). Затем он резко снижается, приближаясь к значениям, соответствующим чистому пару (рис. 13-14), и наступает область подсыхания с минимальной интенсивностью теплоотдачи. Область подогрева жидкости соответствует значениям хя-0,2, после чего начинается поверхностное, а затем объемное кипение. Максимальные значения коэффициента теплоотдачи соответствуют стержнево-



му режиму объемного кипения, в котором толщина пленки жидкости-(представляющей основное тепловое сопротивление, как и при конвекции однофазной жидкости) имеет малую толщину, а в ядре потока движется пар с большой скоростью. Внешняя поверхность пленки имеет волнистый характер. Вследствие этого капли жидкости срываются паром п уносятся в ядро потока. По мере увеличения х пленка утончается,, волнообразование и, следовательно, срыв капель прекращаются.

При полном испарении пленки происходит резкое падение теплоотдачи (режим сухой с т е н к и). Паросодержание, которому соответствуют максимальные значения теплоотдачи, зависит от скорости, давления, физических свойств жидкости и пара н прочих факторов. С повышением скорости паросодержание, при котором коэффициенты теплоотдачи являются наибольшими, уменьшается. Для определепия величины этого паросодержания существуют специальные расчетные зависимости [Л. 78].

гооа 2500

Рис. 13-15 Изменение а и по .длине вертикаль-нон трубы Б области ухудшения теплоотдачи.

rf=8 Mw; рк;=670 кг/(м= . с): р=1,96 10 Па.

Г. Изменение температуры поверхности и жидкости по длине вертикальной трубы

Изменение температуры внутренней поверхности трубы по длине-находится в полном соответствии с интенсивностью теплообмена (рис. 13-12 и 13-14). В области подогрева жидкости 1, когда внутри

трубы движется однофазный поток, температуры tc и одновременно растут по длине трубы. На участке поверхностного кипения 2 температура стенки устанавливается практически постоянной, а температура жидкости повышается. Области 3, 4 я 5 соответствуют объемному кипению в трубе; температура tc не изменяется; температура жидкости, достигнув температуры насыщения, практически сохраняется постоянной; температурный напор между стенкой и двухфазным потоком вследствие возрастающих значений коэффициента теплоотдачи сокращается до нескольких градусов. При дальнейшем развитии процесса этот перепад продолжает неско.чько уменьшаться, а затем он возрастает за счет резкого уменьшения теплоотдачи. Последний счучай, связанный с ухудшением теплоотдачи, отдельно приведен на рис. 13-15. Он показывает характер изменения коэффициента теплоотдачи и температуры поверхности в области ухудшения теплоотдачи [Л. 78],

Д. Изменение температуры по периметру горизонтальной трубы

Изменение температуры по периметру горизонтальной трубы в условиях кипения воды при давлениях, близких к критическому [Л. 167], показано на рис, 13-16. Наибольшая неравномерность распределения температуры, а следовательно, и теплоотдачи относится к расслоенной структуре потока (кривая 7), наименьшая -к стержневой (кривая 2). Стержневому режиму соответствует наибольшая теплоотдача. Условия



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 [104] 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161


0.0189