ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Критический расход газа. Звуковой и вязкостный пределы переносимой мощности. Скачки уплотнения из "Физические основы тепловых труб " Из уравнения (2.100) следует, что средняя осевая скорость парового потока в критическом сечении несколько ниже скорости звука. Это связано с тем, что профиль скорости не является ударным. Двумерное рассмотрение гидродинамики парового потока показывает [43], что при работе тепловой трубы на звуковом пределе мощности скорость в ядре потока пара в критическом сечении превышает скорость звука, а скорость потока пара на оси трубы достигает звуковой на некотором расстоянии до критического сечения. В критическом сечении имеются дозвуковая скорость на периферии и сверхзвуковая (скорость в центре сечения примерно на 20% превышает скорость звука) в центре. При равномерно распределенной тепловой нагрузке сечение трубы, в котором скорость пара достигает скорости звука на оси, расположено на 20 /о выше критического сечения. Скорость на оси становится звуковой при мощности трубы, примерно равной 80%мощности звукового предела. [c.72] На расчетное значение звукового предела мощности тепловых труб оказывают влияние не только выбор модели массо-, вого оопла, учет трения и других факторов в паровом потоке, но и, как указывалось выще, принимаемая модель при описании уравнения состояния парового потока. [c.76] Вопросы о возможности образования скачка конденсации до сечения, в котором происходит запирание потока (критическое сечение), и о влиянии процесса объемной конденсации на максимальную мощность трубы были проанализированы Леви в той же работе [21]. Из анализа следует, что скачок конденсации происходит при достижении М=1,25, т. е. в зоне конденсации или за критическим сечением. Расчеты проведены в диапазоне температур от 475 до 650° С. Во всех случаях скачок конденсации имел место в сверхзвуковой области течения пара по длине трубы. Таким образом было показано, что мощность натриевой тепловой трубы не зависит от скачка конденсации. [c.78] Подводя итоги рассмотрения, можно сказать, что на звуковой предел мощности трубы вид используемого уравнения состояния пара влияет мало. Модель идеального газа по срав- ению с равновесной двухфазной моделью пара дает для натриевых тепловых труб завышение звукового предела до 5%-Учет реакции рекомбинации-диссоциации молекул в натриевом паре приводит, наоборот, к понижению звукового предела до 4% по сравнению с моделью химически замороженного потока. Эти два уточнения действуют в противоположные стороны, и их влияние взаимно компенсируется. Неучет влияния трения может давать довольно значительные отклонения по сравнению с моделями, не учитывающими трения в паре. Простейшей моделью, дающей удовлетворительные результаты, является модель течения идеального газа, замороженного по отношению к химическим и фазовым превращениям. Влияние трения является наиболее важным фактором, и учет его существенно улучшает согласование расчетных и экспериментальных значений звукового предела мощности. [c.79] Модель массового сопла с расходным воздействием для потока идеального газа без учета трения дает простую, удобную зависимость для расчета звукового предела мощности (формула, полученная Леви) и может быть рекомендована для проведения приближенных расчетов характеристик тепловых труб. Учет трения в этой модели хотя и приводит к лучшему согласованию расчетов с экспериментальными результатами, однако требует применения вычислительной техники и является более трудоемким. [c.79] Влияние трения на работу тепловой трубы при низких давлениях пара. Сложность учета трения обусловлена тем, что в условиях работы трубы его воздействие определяется многими факторами. К настоящему времени не получено достаточно простых зависимостей, описывающих влияние трения на гидродинамику потока пара. Задача экспериментального и расчетного исследований коэффициента трения усложняется тем, что необходимо рассматривать области ламинарного, переходного и турбулентного режимов течения сжимаемого потока пара в условиях вдува и отсоса массы в неизотермических условиях. [c.79] Известно, что непрерывный переход через скорость звука невозможен при воздействии на поток только одного трения (в соответствии с законом обращения воздействий, сформулированным Л. А. Вулисом). Под воздействием трения дозвуковой поток ускоряется, а сверхзвуковой поток замедляется. Давление и плотность потока пара по всей длине зоны испарения по ходу потока под воздействием трения падают. В случае изоэнтальпийного течения падение давления и плотности под воздействием трения будет происходить за счет возрастания энтропии в потоке. [c.79] Используя значения для Ро и ро для сухого насыщенного пара, уравнение можно представить в виде зависимости темпе-рат уры перехода из одного режима работы в другой при изменении параметра /эф/d . Для натриевых, калиевых и цезиевых труб такая зависимость, заимствованная из работы [42], представлена на рис. 2.17. Таким образом, для каждой тепловой трубы ниже определенной температуры Гперех, которая зависит от теплофиэических параметров теплоносителя и геометрии трубы, а также законов подвода и отвода тепла, верхний предел мощности трубы является вязкостным, а не звуковым. [c.82] Опыты Буссе на натриевой тепловой трубе показали, что вязкбстные ограничения мощности трубы имели место в диапазоне температур 450—530° С [57]. [c.82] Исследования полей температуры проводились как экспериментально, так и посредством расчета. Результаты измерения стационарных полей температуры пара по длине трубы при работе на звуковом пределе мощности, полученные авторами с помощью подвижной термопары, размещенной в паровом канале, представлены на рис. 2.18. Эксперименты проводились на натриевых тепловых трубах длиной 700 (рис. 2.18, а—г) и 960 мм (рис. 2.18, д, в). Длина зон испарения составляла 100 и 350 мм соответственно. Анализ течения пара в трубах показывает, что режим течения сплошной массы имеет место при температуре выше 400° С. [c.83] В начале зоны конденсации режим течения пара сверхзвуковой, затем имеет место скачок уплотнения, за которым скорость течения пара дозвуковая. Резкое понижение температуры пара в конце зоны теплоотвода объясняется наличием неконденсирующихся газов. Зона, занятая неконденсирующимся газом, в данном случае уменьшает эффективную длину конденсаторной зоны и трубы в целом, однако на гидродинамику пара вне этой зоны принципиально не влияет. Там же по измеренному распределению температуры в предположении соответствия ее температуре насыщенного пара построены распределения давлений по длине трубы. Из сопоставления местоположения скачков уплотнения при различных режимах работы следует, что скачок уплотнения может располагаться в разных сечениях по длине зоны теплоотвода. Местоположение окачка зависит в первую очередь от условий теплоотвода от трубы. Чем интенсивнее теплоотвод, тем дальше от начала зоны конденсаци и располагается скачок уплотнения. В конечном счете при малой интенсивности теплоотвода имеет место вырождение скачка уплотнения в начале зоны конденсации и поток по длине зоны теплоотвода — дозвуковой. Качественно картина аналогична возникновению скачка уплотнения при работе сопл в нерасчетных режимах. [c.83] В наших экспериментах при обогреве конденсирующимся ларом в зоне нагрева для звуковых режимов имел место неравномерный теплоотвод. Он был более интенсивным в начале зоны испарения и несколько понижался к ее концу. [c.87] Вернуться к основной статье