ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Изменение структуры потока по длине обогреваемого канала из "Механика двухфазных систем " Если на вход в обогреваемый канал поступает не догретая до температуры насыщения жидкость (xg 0), то по длине канала могут в общем случае наблюдаться следующие характерные области (рис. 8.1). [c.334] Если изменением теплофизических свойств жидкости, связанным с изменением температуры, можно пренебречь и не учитывать влияние входного участка трубы, то коэффициент теплоотдачи а по длине остается постоянньсм, так что температура стенки по длине области 1 изменяется линейно (как и Г). [c.335] С началом области III начинается собственно двухфазное течение. Нижней границей области ///является сечение, в котором среднемассовая энтальпия достигает значения энтальпии насыщенной жидкости, т.е. = 0. Следовательно, в пределах области III двухфазный поток существенно неравновесный вблизи стенки всегда существует пар, причем действительное массовое расходное и истинное объемное ф паросодержание растет по длине, а в ядре сохраняется недогретая жидкость с локальной температурой Т Т . [c.336] Режим теплообмена в области III — это пузырьковое кипение недогретой жидкости обычно в этом режиме коэффициент теплоотдачи определяется только плотностью теплового потока (см. 8.2) и практически не зависит от скорости течения смеси. По этой причине температура стенки, начиная с некоторого сечения А, остается неизменной. Само сечение А, расположенное вблизи верхней по течению границы области, характеризуется как раз установлением режима теплообмена, определяемого механизмом пузырькового кипения, при этом иногда наблюдается даже некоторое снижение температуры стенки (см. рис. 8.1). [c.336] Начало интенсивного парообразования в сечении А обычно сопровождается увеличением гидравлического сопротивления потока, что естественно следует из анализа 7.5. [c.336] После сечения кризиса начинается область VI, в которой двухфазная смесь обычно состоит из перегретого относительно пара и капель насыщенной жйдкости. Неравновесность в некоторых случаях может быть весьма сильной, т.е. перегрев пара относительно температуры насыщения большой (для пароводяных потоков — несколько сотен градусов). Внутри области VI можно рассчитать сечение В, в котором = I хотя х О, каких-либо физических изменений переход двухфазного потока через это сечение, естественно, не вызывает. [c.337] При высоких плотностях теплового потока кризис теплообмена при кипении может возникнуть еще в области ///, т.е. при хд 0. Если это не приводит к разрушению стенки канала, то за сечением кризиса возникает двойная неравновесность в перегретом паре движутся капли недогретой жидкости. [c.339] По мере роста паросодержания жидкий стержень теряет сплошность, возникают обращенные пузырьковый, снарядный или эмульсионный режимы. При больших паросодержаниях наблюдается дисперсный режим течения поток пара с каплями жидкости, но без прямого контакта жидкости со стенкой. Такой режим аналогичен за-кризисному течению (область VI на рис. 8.1). [c.339] Расчетное определение границ областей и особенно режимов течения в обогреваемых каналах представляет собой чрезвычайно сложную задачу. Рассмотренные в 7.3 границы изменения структуры двухфазных адиабатных потоков не могут непосредственно использоваться для течения в условиях теплообмена. Действительно, установление определенного режима двухфазного течения при фиксированных расходах фаз происходит в общем случае на значительной длине, тогда как в условиях теплообмена соотношение расходов фаз непрерывно изменяется. Рекомендации 7.3 могут рассматриваться лишь как предельные для течений в обогреваемых каналах, т.е. позволяющие идентифицировать структуру двухфазной смеси в случаях, когда соответствующая локальным расходам фаз точка оказывается в глубине той или иной области на карте режимов, вдали от границ перехода от одних режимов к другим. [c.339] Практически не менее важная задача расчета истинного объемного паросодержания двухфазных потоков в условиях теплообмена решается сегодня только с помощью эмпирических соотношений. Особенно сложным оказывается расчет действительного паросодержания в неравновесных потоках (области III и IV на рис. 8.1). Для пароводяных потоков используются эмпирические методики, основанные на обобщении опытных данных некоторые из них приводятся в [17, 32, 39]. [c.340] Укажем, наконец, что двухфазное течение в охлаждаемых трубах (конденсация движущегося в трубе пара) характеризуется уменьшением скорости смеси по длине канала по этой причине его структура очень сильно зависит от ориентации канала. В вертикальных охлаждаемых каналах устойчивое течение практически возможно лишь для опускного парожидкостного потока, так как при встречном движении пленки конденсата и пара велика вероятность захлебывания (см. гл. 4). При опускном движении конденсирующегося пара в вертикальной трубе самым естественным и основным является кольцевой режим течения. В горизонтальных трубах при малых скоростях смеси всегда возникают расслоенные структуры. Однако при конденсации жидкая пленка непрерывно образуется по всему периметру канала и затем стекает вниз. Поэтому здесь также наблюдается кольцевая структура с большой и увеличивающейся по длине несимметрией в распределении толщины жидкой пленки по периметру трубы. Большая часть расхода жидкости в направлении течения приходится на нижнюю часть сечения канала — ручейковая структура, тогда как наиболее интенсивная конденсация происходит по верхней части периметра, где пленка конденсата тонкая. [c.340] Вернуться к основной статье