Экспериментальное определение границ области неравновесного кипения в парогенерирующем канале. Часть 2. Граница перехода к равновесному кипению
На основе полученных экспериментальных данных предлагаются соотношения для определения границ области неравновесного кипения, которые могут использоваться для теплогидравлических расчетов элементов энергетических установок....
Gespeichert in:
| Datum: | 2011 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2011
|
| Schriftenreihe: | Промышленная теплотехника |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60417 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Экспериментальное определение границ области неравновесного кипения в парогенерирующем канале. Часть 2. Граница перехода к равновесному кипению / В.Г. Антипов // Промышленная теплотехника. — 2011. — Т. 33, № 6— С. 25-31. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-60417 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-604172014-04-16T03:01:38Z Экспериментальное определение границ области неравновесного кипения в парогенерирующем канале. Часть 2. Граница перехода к равновесному кипению Антипов, В.Г. Тепло- и массообменные процессы На основе полученных экспериментальных данных предлагаются соотношения для определения границ области неравновесного кипения, которые могут использоваться для теплогидравлических расчетов элементов энергетических установок. На основі отриманих експериментальних даних пропонуються співвідношення для визначення границь області нерівноважного кипіння, які можуть бути використані для теплогідравлічних розрахунків елементів енергетичних установок. Relations for the boundaries of the nonequilibrium boiling area are proposed. The obtained results were confirmed by experimental data and can be used for thermal and hydraulic calculation of elements of power plants. 2011 Article Экспериментальное определение границ области неравновесного кипения в парогенерирующем канале. Часть 2. Граница перехода к равновесному кипению / В.Г. Антипов // Промышленная теплотехника. — 2011. — Т. 33, № 6— С. 25-31. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0204-3602 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60417 536.423.1: 536.24.023 ru Промышленная теплотехника Інститут технічної теплофізики НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Тепло- и массообменные процессы Тепло- и массообменные процессы |
| spellingShingle |
Тепло- и массообменные процессы Тепло- и массообменные процессы Антипов, В.Г. Экспериментальное определение границ области неравновесного кипения в парогенерирующем канале. Часть 2. Граница перехода к равновесному кипению Промышленная теплотехника |
| description |
На основе полученных экспериментальных данных предлагаются соотношения для определения границ области неравновесного кипения, которые могут использоваться для теплогидравлических расчетов элементов энергетических установок. |
| format |
Article |
| author |
Антипов, В.Г. |
| author_facet |
Антипов, В.Г. |
| author_sort |
Антипов, В.Г. |
| title |
Экспериментальное определение границ области неравновесного кипения в парогенерирующем канале. Часть 2. Граница перехода к равновесному кипению |
| title_short |
Экспериментальное определение границ области неравновесного кипения в парогенерирующем канале. Часть 2. Граница перехода к равновесному кипению |
| title_full |
Экспериментальное определение границ области неравновесного кипения в парогенерирующем канале. Часть 2. Граница перехода к равновесному кипению |
| title_fullStr |
Экспериментальное определение границ области неравновесного кипения в парогенерирующем канале. Часть 2. Граница перехода к равновесному кипению |
| title_full_unstemmed |
Экспериментальное определение границ области неравновесного кипения в парогенерирующем канале. Часть 2. Граница перехода к равновесному кипению |
| title_sort |
экспериментальное определение границ области неравновесного кипения в парогенерирующем канале. часть 2. граница перехода к равновесному кипению |
| publisher |
Інститут технічної теплофізики НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Тепло- и массообменные процессы |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/60417 |
| citation_txt |
Экспериментальное определение границ области неравновесного кипения в парогенерирующем канале. Часть 2. Граница перехода к равновесному кипению / В.Г. Антипов // Промышленная теплотехника. — 2011. — Т. 33, № 6— С. 25-31. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Промышленная теплотехника |
| work_keys_str_mv |
AT antipovvg éksperimentalʹnoeopredeleniegranicoblastineravnovesnogokipeniâvparogeneriruûŝemkanalečastʹ2granicaperehodakravnovesnomukipeniû |
| first_indexed |
2025-07-05T11:31:19Z |
| last_indexed |
2025-07-05T11:31:19Z |
| _version_ |
1836806391040311296 |
| fulltext |
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №6 25
ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Работа выполнена при финансовой под-
держке проекта Ф 40-7/003 Государственного
фонда фундаментальных исследований Украи-
ны.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Щукин В.К., Халатов А.А. Теплообмен,
массообмен и гидродинамика закрученных по-
токов в осесимметричных каналах // М.: Маши-
ностроение.– 1982.– 200 с.
2. Халатов А.А. Теория и практика закручен-
ных потоков // К.: Наукова думка.– 1989.– 198 с.
3. Халатов А.А., Шевчук И.В., Авраменко
А.А. Теплообмен и гидродинамика в полях цен-
тробежных массовых сил . Т. 3. Закрученные
потоки // К.: Изд. ИТТФ НАНУ.– 2000.–476 с.
4. Халатов А.А., Борисов И.И., Шевцов С.В.
Теплообмен и гидродинамика в полях центро-
бежных массовых сил. Том 5. Теплообмен и те-
плогидравлическая эффективность вихревых
и закрученных потоков // К.: Изд. ИТТФ НАН
Украины.– 2005.– 500 с.
5. Халатов А.А. Теплообмен и гидродинами-
ка в полях центробежных массовых сил. Т. 7.
Вихревые технологии аэротермодинамики в
энергетическом газотурбостроении // К.: Изд.
ИТТФ НАН Украины.– 2008.– 292 с.
6. Халатов А.А., Романов В.В., Борисов И.И.,
Дашевский Ю.Я., Северин С.Д. Теплообмен и
гидродинамика в полях центробежных массо-
вых сил. Т. 9. Теплообмен и гидродинамика при
циклонном охлаждении лопаток газовых тур-
бин // К.: Изд. ИТТФ НАН Украины.– 2010.–
317 с.
7. Мочалин Е.В., Халатов А.А. Теплообмен и
гидродинамика в полях центробежных массо-
вых сил. Т. 8. Гидродинамика закрученного по-
тока в ротационных фільтрах // К.: Изд. ИТТФ
НАН Украины.– 2010.– 427 с.
8. Халатов А.А. Физическая структура по-
верхностно-вихревых систем. Проблемы га-
зодинамики и тепломассообмена в аэрокосми-
ческих технологиях. Т. 1 // М.: Изд. Дом МЭИ.
2009.– С. 263-261.
9. Халатов А.А., Дашевский Ю.Я., Изгорева
И.А. Новые вихревые технологии аэротермо-
динамики для энергетического газотурбострое-
ния. Ч. 1. Циклонное охлаждение лопаток //
Пром. теплотехника.– Т. 30.– № 4.– 2008.–
С. 14-28.
Получено 01.09.2011 г.
УДК 536.423.1: 536.24.023
Антипов В.Г.
Институт технической теплофизики НАН Украины
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ ОБЛАСТИ
НЕРАВНОВЕСНОГО КИПЕНИЯ В ПАРОГЕНЕРИРУЮЩЕМ КАНАЛЕ
Часть 2. Граница перехода к равновесному кипению
На основі отриманих експе-
риментальних даних пропонують-
ся співвідношення для визначен-
ня границь області нерівноважно-
го кипіння, які можуть бути ви-
користані для теплогідравлічних
розрахунків елементів енергетич-
них установок.
На основе полученных экспе-
риментальных данных предлагают-
ся соотношения для определения
границ области неравновесного ки-
пения, которые могут использова-
ться для теплогидравлических рас-
четов элементов энергетических ус-
тановок.
Relations for the boundaries of the
nonequilibrium boiling area are propo-
sed. The obtained results were confirmed
by experimental data and can be used
for thermal and hydraulic calculation of
elements of power plants.
h – энтальпия, кДж/кг;
Р – избыточное давление в контуре, МПа;
q – тепловой поток, кВт/м2;
r – удельная теплота парообразования, кДж/кг;
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №626
ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
T – температура, °С;
х – относительная энтальпия;
β – объемное расходное паросодержание;
μ – динамическая вязкость, Пас;
ρ – плотность, кг/м3;
ρw – массовая скорость, кг/м2с;
φ – объемное паросодержание.
Индексы верхние:
΄ – на линии насыщения для жидкости;
΄΄ – на линии насыщения для пара.
Индексы нижние:
кр – критическая точка;
нп – начало парообразования;
п – перегрев;
р – параметры при термодинамически равно-
весном состоянии;
расч – расчетное значение;
эксп – экспериментальное значение;
f – параметры для жидкости;
w – параметры на обогреваемой стенке.
Как указывалось в [1], граница начала па-
рообразования в канале с теплоподводом оп-
ределяет переход к более интенсивному тепло-
обмену, который растет во всей области не-
равновесного кипения. Нижней по потоку гра-
ницей этой области является сечение канала,
в котором среднемассовая температура потока
достигает равновесного значения, а относите-
льная энтальпия в этом сечении становится
равной истинному массовому паросодержа-
нию. Эта граница определяет предельную ин-
тенсификацию теплообмена за счет пузырько-
вого кипения и является преддверием развития
кризиса теплообмена, если под этим понимать
прекращение роста коэффициента теплопере-
дачи.
В отличие от определения границы нача-
ла парообразования состояние теплоносителя
в момент перехода к равновесному кипению
в канале может быть зафиксировано прямыми
измерениями среднемассовой температуры на
выходе рабочего участка. Косвенными метода-
ми можно воспользоваться для уточнения по-
лученного значения равновесного паросодер-
жания или для того, чтобы очистить результа-
ты от грубых промахов. Например, для опре-
деления хр можно воспользоваться экспери-
ментальными данными по распределению ис-
тинного объемного паросодержания в обогре-
ваемом канале и определить точку, в которой
опытное значение φ соответствует равновес-
ному. Как будет показано ниже, результаты
настоящей работы качественно совпадают с
такой методикой.
Исследования границы перехода к равно-
весному кипению проводились на том же ра-
бочем участке, что и при исследовании гра-
ницы начала парообразования [1]. Экспери-
ментальные данные представлены в табл. 1
для следующего диапазона изменения режим-
ных параметров: давление – от 4 до 16 МПа,
массовая скорость – от 120 до 1200 кг/м2с,
тепловой поток – от 0,093 до 1,364 МВт/м2.
Количество опытных точек для определения
начала равновесного кипения – 73.
Опыты по определению равновесного па-
росодержания проводились при постоянном
давлении, массовой скорости и температуре
на входе в рабочий участок при ступенчатом
повышении теплового потока. В момент из-
мерения среднемассовой температуры тепло-
носитея тепловой поток поддерживался посто-
янным в пределах относительной погрешности
± 1 %. Время выдержки для каждой ступени
повышения тепловыделения определялось как
трехкратное значение постоянной времени ак-
тивного канала, которая составляла в среднем
10 с.
На рис. 1 представлен характерный гра-
фик измеренных значений среднемассовой тем-
пературы теплоносителя на расстоянии 0,03 м
от конца обогреваемого участка. Эти резу-
льтаты показывают, что если для определения
начала парообразования можно получить до-
статочно точное значение хнп, исходя из рас-
пределения температуры стенки, то определе-
ние точки перехода к равновесному кипению
хр не столь очевидно из рассмотрения графика
изменения среднемассовой температуры пото-
ка. Погрешность в этом случае, помимо ошибок
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №6 27
ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Табл. 1. Экспериментальные данные по определению начала равновесного кипения в трубе с
внутренним диаметром 0,013 м. Обозначения: Δхр = хр,эксп – хр,расч; хр,расч – расчет по (1)
Р [МПа] q [кВт/м2] ρw [кг/м2c] хр,эксп q/(ρwr) хр,расч Δхр
1
4
305,6 402 0,034 4,44E-04 0,031 0,003
2 447,9 415 0,045 6,30E-04 0,044 0,001
3 365,3 610 0,022 3,50E-04 0,025 -0,003
4 674,0 700 0,041 5,62E-04 0,039 0,002
5 760,0 729 0,042 6,09E-04 0,043 -0,001
6 759,3 742 0,039 5,98E-04 0,042 -0,003
7 424,3 753 0,028 3,29E-04 0,023 0,005
8 519,0 900 0,025 3,37E-04 0,024 0,001
9 697,3 1000 0,039 4,07E-04 0,029 0,010
10 543,6 1010 0,010 3,14E-04 0,022 -0,012
11
7
192,0 120 0,079 1,06E-03 0,075 0,004
12 136,4 155 0,053 5,84E-04 0,041 0,012
13 298,1 196 0,065 1,01E-03 0,071 -0,006
14 390,4 379 0,034 6,84E-04 0,048 -0,014
15 92,7 410 0,020 1,50E-04 0,011 0,009
16 568,1 499 0,057 7,56E-04 0,053 0,004
17 305,6 500 0,014 4,06E-04 0,029 -0,015
18 524,5 513 0,050 6,79E-04 0,048 0,002
19 579,4 562 0,056 6,85E-04 0,048 0,008
20 766,7 597 0,059 8,53E-04 0,060 -0,001
21 763,2 601 0,069 8,43E-04 0,059 0,010
22 744,3 603 0,047 8,20E-04 0,058 -0,011
23 733,8 698 0,051 6,98E-04 0,049 0,002
24 679,2 753 0,056 5,99E-04 0,042 0,014
25 909,9 756 0,052 7,99E-04 0,056 -0,004
26 860,8 761 0,047 7,51E-04 0,053 -0,006
27 879,2 820 0,050 7,12E-04 0,050 0,00
28 696,3 822 0,031 5,63E-04 0,040 -0,009
29 1035,5 1005 0,051 6,84E-04 0,048 0,003
30 1262,2 1170 0,048 7,16E-04 0,050 -0,002
31
10
578,5 424 0,070 1,03E-03 0,070 -0,002
32 445,0 509 0,040 6,62E-04 0,050 -0,010
33 437,7 600 0,042 5,52E-04 0,040 0,00
34 882,5 607 0,080 1,10E-03 0,080 0,003
35 936,6 689 0,080 1,03E-03 0,070 0,008
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №628
ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
Р [МПа] q [кВт/м2] ρw [кг/м2c] хр,эксп q/(ρwr) хр,расч Δхр
36
10
918,0 699 0,070 9,94E-04 0,070 0,00
37 984,4 752 0,070 9,91E-04 0,070 0,001
38 557,7 753 0,054 5,60E-04 0,040 0,010
39 669,0 909 0,018 5,57E-04 0,040 -0,020
40 1125,3 910 0,070 9,36E-04 0,070 0,004
41 1236,6 1003 0,069 9,33E-04 0,070 0,004
42 743,0 1002 0,038 5,61E-04 0,040 0,00
43 1081,0 1151 0,050 7,11E-04 0,050 0,00
44 881,0 1204 0,029 5,54E-04 0,040 -0,010
45
14
475,5 422 0,056 1,05E-03 0,071 -0.015
46 406,7 475 0,046 7,95E-04 0,054 -0.008
47 610,0 490 0,080 1,16E-03 0,079 0.001
48 842,6 499 0,124 1,57E-03 0,107 0.017
49 918,6 597 0,100 1,43E-03 0,097 0.003
50 876,3 597 0,068 1,36E-03 0,093 -0.025
51 805,0 701 0,070 1,07E-03 0,073 -0.003
52 794,0 713 0,080 1,03E-03 0,071 0.009
53 420,0 747 0,025 5,22E-04 0,036 -0.011
54 1174,0 755 0,079 1,44E-03 0,099 -0.020
55 851,2 757 0,086 1,04E-03 0,071 0.015
56 1114,0 792 0,080 1,31E-03 0,089 -0.009
57 1305,0 853 0,120 1,42E-03 0,097 0.023
58 847,0 904 0,058 8,70E-04 0,059 -0.001
59 1260,0 905 0,100 1,29E-03 0,088 0.012
60 1268,7 910 0,090 1,30E-03 0,088 0.002
61 965,0 1005 0,055 8,92E-04 0,061 -0.006
62
16
576,6 315 0,149 1,94E-03 0,130 0,019
63 720,5 405 0,127 1,88E-03 0,126 0,001
64 463,3 419 0,087 1,17E-03 0,078 0,009
65 716,0 482 0,097 1,57E-03 0,105 -0,008
66 468,0 509 0,052 9,72E-04 0,065 -0,013
67 963,2 602 0,104 1,69E-03 0,114 -0,010
68 562,0 607 0,080 9,79E-04 0,066 0,014
69 793,0 674 0,082 1,24E-03 0,083 -0,001
70 1100,0 702 0,113 1,66E-03 0,111 0,002
71 1364,4 902 0,084 1,60E-03 0,107 -0,023
72 870,0 904 0,080 1,02E-03 0,068 0,012
73 759,7 1201 0,052 6,69E-04 0,045 0,007
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №6 29
ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
измерения основных параметров, определяет-
ся еще одним фактором – шагом изменения
подводимой к рабочему участку мощности,
что, в свою очередь, и будет определять при-
ращение изменения температуры по х.
Точность измерения равновесной темпера-
туры здесь не играет большой роли, поскольку
сравнивается ее относительное отклонение от
постоянного значения: в точке перехода вы-
полняется условие dTf /dx = 0.
Величина равновесного паросодержания
рассчитывается по тепловому балансу для вы-
бранного сечения рабочего участка в тот мо-
мент, когда измеренная среднемассовая темпе-
ратура теплоносителя достигает равновесного
значения. Индикатором перехода в равновес-
ное кипение служило первое измеренное зна-
чение температуры, которое в дальнейшем не
изменялось. В тех случаях, когда шаг между
измерениями по х был недостаточно мал, хр
определялось как среднее значение между дву-
мя ближайшими измеренными температура-
ми, одна из которых должна была входить в
область постоянных значений. Те же выбран-
ные точки служили и для определения уточнен-
ных средних значений как теплового потока,
так и массовой скорости.
Вследствие того, что сама величина равно-
весного значения относительной энтальпии
Рис. 1. Изменение среднемассовой
температуры теплоносителя:
○ – Р = 16; ρw = 602, ● – 7 МПа; 755 кг/м2с.
мала, ошибки в ее определении могут быть
значительными. Но при достаточном для ана-
лиза массиве данных статистическая обработка
может привести к приемлемому интерполяци-
онному соотношению.
Как и в случае определения границы нача-
ла парообразования при анализе опытных дан-
ных использовалась зависимость:
xр = К2(Р)·[q/(ρwr)],
где К2(Р) – коэффициент, который определяет
влияние давления на равновесное паросодер-
жание и наиболее вероятные значения которо-
го представлены в табл. 2. Коэффициент К2(Р)
может быть описан линейной функцией от при-
веденного давления Р/Ркр:
К2 = 71 – 4,6·(Р/Ркр).
Тогда граница равновесного кипения будет
выражаться соотношением:
xр = 4,6·(15,4 – Р/Ркр)(q/ρwr). (1)
Слабое влияние давления на К2 позволяет
пренебречь этой зависимостью и считать ко-
эффициент постоянным и равным 70 в области
низких и средних давлений.
На рис. 2 показаны отклонения получен-
ных экспериментальных данных от усредняю-
щей зависимости (1). Количество точек с от-
клонением ± 0,015 от среднего значения со-
ставляет 87,8 %. На этом же рисунке нанесе-
на пунктирная кривая, которая соответствует
расчету по формуле (2) из работы [2]:
xр = 22·(1 + 2,5·Р/Ркр)(q/ρwr)0,9. (2)
Этот результат был получен в предполо-
жении, что для монотонной функции φ(х) мак-
симальное значение производной dφ/dx может
быть только в сечении х = хр, а вторая произ-
Табл. 2. Изменение коэффициента К2 от
давления
Приведенное
давление Р/Ркр
0,18 0,31 0,44 0,62 0,71
К2 70,2 70,5 70 68 67,7
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №630
ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
водная d2φ/dx2 в этой точке должна менять
свой знак. Из этого следует, что если экспери-
ментально полученное распределение φэксп(х)
при некотором х имеет точку перегиба, то эта
точка может быть принята за хр. Обработка
опытных данных указанным способом приво-
дит к обобщенному соотношению (2) для
круглых и кольцевых каналов. Разброс экспе-
риментальных данных по φ и методические
ошибки обработки могли привести к откло-
нению зависимости (2) от соотношения (1),
которое более предпочтительно в силу приме-
нения прямых измерений.
Соотношение (1) расходится с рекомен-
дуемой в [3 – 4] формулой для определения
равновесного паросодержания:
хр = [1+(ρ'·(1 – βр ))/ρ''·βр ]
-1, (3)
где βр = 3,22(q/ρwr)0,2.
При давлениях выше 4 МПа на определе-
ние хр существенное влияние оказывает отно-
шение плотностей воды и пара на линии на-
сыщения. На рис. 3, где показано сравнение
опытных данных с расчетом по выражениям
(1) и (3), расположение расчетных значений по
(3) для давления 7 и 16 МПа представляется
сомнительным.
В то же время данные, взятые из приве-
денного в работе [5] графика для давления
Рис. 2. Отклонение экспериментальных
данных по хр от расчета:
– по формуле (1); _ _ _ по формуле (2).
6,867 МПа, теплового потока 600 кВт/м2 и
для трех массовых скоростей – 500, 1000 и
2700 кг/м2с – соответствуют аппроксимации
(1). На рис. 3 они показаны в виде незаштри-
хованных квадратов. Однако, в той же работе
приводится расчетная зависимость для опре-
деления границы равновесного кипения в виде
отношения энтальпий, где при расчете коэф-
фициента kр, зависящего от давления, исполь-
зуется отношение теплоты парообразования
при температуре перегрева rп к теплоте пароо-
бразования в равновесных условиях:
hр/h' = 1 + kр·(q/ρwr). (4)
Если привести выражение (4) к виду (1), то
получим:
xр = kр·(h'/r)·(q/ρwr) = K2'·(q/ρwr).
Тогда коэффициент K2' вследствие того, что
данные совпадают с аппроксимацией (1) при
давлении 7 МПа, должен быть близок к значе-
нию 70. Но вычисления K2' дают значение на
порядок ниже, что не согласуется с опытными
данными.
Сравнивая полученное интерполяционное
соотношение для xнп из [1] и соотношение (1)
можно заметить, что для режимов при P = Const
отношение относительных энтальпий, опре-
Рис. 3. Сравнение экспериментальных
значений хр с расчетом: ○ – эксперимент, □
– данные из [5] для давления 6,867 МПа,
● и Δ – расчет по (3) для давления
7 и 16 МПа соответственно.
ISSN 0204-3602. Пром. теплотехника, 2011, т. 33, №6 31
ТЕПЛО- И МАССООБМЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ
деляющих границы неравновесного кипения,
является величиной постоянной, т.е. независи-
мой от массовой скорости и теплового потока:
xнп/xр = –530·(P/Pкр + 0,5)/(75,6 – 14·P/Pкр) ≈
≈ –7,6·(P/Pкр + 0,5). (5)
Результаты настоящей работы дают воз-
можность представить картину течения двух-
фазного потока в обогреваемом канале в том
виде, как показано на рис. 4 для случая, когда
исследования проводятся при повышении теп-
лового потока в рабочем участке при постоян-
ном давлении и массовой скорости.
В области неравновесного кипения сред-
немассовая температура жидкости теряет ли-
нейную зависимость от х, достигая значе-
ния Ts в сечении, в котором истинное паросо-
держание и относительная энтальпия х при-
обретают одинаковое равновесное значение
хр. Этим определяется нижняя по потоку гра-
ница области неравновесного кипения. Внут-
ри этой области монотонно возрастает коэф-
фициент теплопередачи, стремясь к макси-
мальному значению на границе.
Выводы
Экспериментально определена граница пере-
хода от неравновесного кипения к равновес-
Рис. 4. Температура стенки (●),
температура теплоносителя (○) и
коэффициент теплопередачи (□)
при Р = 16 МПа, ρw = 607 кг/м2с.
ному, которая выражается через относитель-
ную энтальпию теплоносителя в зависимос-
ти от безразмерных параметров по соотно-
шению (1) и может быть рекомендована для
применения в области изменения давления
от 4 до 160 МПа, массовой скорости от 100
до 1200 кг/м2с и тепловых потоков от 9·104 до
1,4·106 Вт/м2. Показано, что предлагаемые в
литературе зависимости для определения пе-
рехода к области равновесного кипения имеют
ограничения по давлению и плохо соответст-
вуют экспериментальным данным.
В результате исследований обнаружена за-
кономерность в поведении границ неравновес-
ного кипения, которая выражается в том, что
при постоянном давлении в парогенерирующем
канале отношение граничных значений отно-
сительных энтальпий теплоносителя является
величиной постоянной: (xнп/xр )P = Const = Const.
ЛИТЕРАТУРА
1. Антипов В.Г. Экспериментальное опре-
деление границ области неравновесного кипе-
ния в парогенерирующем канале // Пром. теп-
лотехника. – 2011. – № 5. – С. 13 – 19.
2. Антипов В.Г. Модель распределения па-
росодержания по длине канала. // Теплообмен в
парогенераторах / Тезисы докладов Всесоюзн.
конф. // Новосибирск: 1988. – С. 248-249.
3. РТМ 1604. 062-90 Рекомендации, правила,
методики расчета гидродинамических и теп-
ловых характеристик элементов и оборудова-
ния энергетических установок. Часть. 1. – Об-
нинск.: ФЭИ, 1991. – С. 564.
4. Миропольский З.Л., Шнеерова Р.И., Кара-
мышева А.И. Паросодержания при напорном
движении пароводяной смеси с подводом теп-
ла и в адиабатических условиях // Теплоэнер-
гетика. – 1971. – № 5. – С. 60.
5. Кисина В.И., Тарасова Н.В. Границы и
стадии поверхностного кипения воды // Тепло-
энергетика. 2010. – № 3. – С. 9 – 22.
Получено 09.06.2011 г.
|