Пульсации температуры поверхности теплообмена

Пульсации температуры поверхности теплообмена [c.161]

Влияние толщины греющей стенки связывается с глубиной проникновения пульсаций температуры теплоотдающей поверхности. Если средняя по поверхности и во времени глубина проникновения пульсаций температуры hep меньше толщины теплоотдающей поверхности б, то такую поверхность авторы работы [32] относят к разряду толстостенных. Эта поверхность способна подводить к центрам парообразования дополнительное количество теплоты теплопроводностью в период роста парового пузыря, и тем самым она обеспечивает максимально возможную в данных условиях интенсивность теплообмена. В случае когда / ср>б, теплообменная поверхность относится к разряду тонкостенных она не обеспечивает максимальной теплоотдачи. [c.201]

Наконец, при некотором температурном напоре вся поверхность нагрева обволакивается сплошной пленкой пара, оттесняющей жидкость от поверхности Так наступает третий, пленочный режим кипения (рис. 4-2,в). Перенос тепла в режиме пленочного кипения от поверхности нагрева к жидкости осуществляется путем конвективного теплообмена и излучения через паровую пленку. По мере, увеличения температурного напора все большая часть тепла передается за счет излучения. Интенсивность теплообмена в режиме пленочного кипения достаточно низкая. Паровая пленка испытывает пульсации пар, периодически накапливающийся в ней, отрывается в виде больших пузырей. В момент наступления пле- ночного кипения тепловой поток, отводимый от поверхности, и соответственно количество образующегося пара имеют минимальные значения. Минимальное значение теплового потока называется вторым критическим — кра- При атмосферном давлении для воды, кипящей на технических металлических поверхностях, момент начала пленочного кипения характеризуется температурным напором 150 С, т.е. температура поверхности t составляет примерно 250° С. [c.105]

Если температура поверхности раздела фаз переменна, то должны появиться термокапиллярные силы. При капельной конденсации температура стенки изменяется во времени и по поверхности. Пульсации температуры объясняются переменным термическим сопротивлением конденсированной фазы (а в ряде случаев могут быть следствием процесса теплообмена со стороны охлаждающего агента)—см., например, [6-5, 6-14]. [c.145]

Экспериментальные данные по профилю скоростей, температуры в турбулентных потоках как при постоянных, так и при переменных физических свойствах жидкости для обтекаемых поверхностей разных геометрических форм представляют большой интерес для дальнейшего развития полуэмпирической теории тур булентного теплообмена. При этом необходимо более детальное изучение механизма переноса с замером пульсаций температуры и скоростей в турбулентных потоках [Л. 15]. Накопление таких данных, и их теоретическая обработка методами современной теории однородной турбулентности позволят создать более строгую теорию теплообмена и трения в турбулентных потоках вязкой жидкости. [c.11]

Измерялись турбулентные пульсации температуры при течении жидкого металла и воды в трубе. Амплитуды пульсаций температуры в турбулентном потоке удовлетворяют закону нормального распределения Гаусса. Обнаружено изменение амплитуды пульсаций по радиусу, которое в области максимальных амплитуд качественно согласуется с гипотезой, что величина пульсаций пропорциональна длине пути перемешивания и градиенту осредненного температурного поля. Во всех точках турбулентного потока интенсивность пульсаций снижается с ростом числа Re. Средняя частота пульсаций слабо изменяется по сечению потока. Обнаружены пульсации температуры в пристенном слое и в стенке трубы. Показано, что толщина пристенного слоя случайным образом беспрерывно изменяется, однако этот слой полностью не исчезает. При стационарном теплоподводе процесс передачи тепла через пристенный слой жидкости и поверхность теплообмена являются квазистационарными. Обнаружено возрастание средней частоты пульсаций температуры в стенке и в потоке жидкости от нулевых значений (при Re<2000) до гц (при Re 2 300), что указывает на возникновение турбулентного режима течения. [c.329]

Однако определение этих тепловых характеристик газового потока возможно только при учете термической инерции применяемых проволочек. Этот учет до сего времени проводился в предположении постоянства коэффициента теплообмена на поверхности цилиндрической проволочки. Такое предположение является мало приемлемым, так как одновременно с пульсациями температуры газового потока обычно имеют место синхронные пульсации его скорости, а значит, и коэффициента теплообмена. Задача, следовательно, сводится к решению уравнения (1) с граничным условием (3), в котором полагаем [c.245]

Закон изменения скорости на внешней границе теплового пограничного слоя вдоль поверхности теплообмена в первом приближении определяется из расчета вихря по методике, изложенной в пункте 6.5. В зависимости от интенсивности циркуляции вихря, так же как и на передней части цилиндра, будет образовываться ламинарный или турбулентный пограничные слои. В случае турбулентного пограничного слоя вблизи поверхности тела всегда можно выделить область, в которой распределение всех параметров будет определяться закономерностями пристенной турбулентности. Этот вывод подтверждается известными опытными данными о слабом влиянии граничных условий (градиента давления, пульсаций в потоке жидкости, распределение температуры стенки и т. п.) на закон теплообмена турбулентного пограничного слоя. [c.172]

При возникновении акустических колебаний температура стенки обычно быстро уменьшалась. Было трудно определить, предшествовало ли падение температуры стенки пульсациям давления или наоборот. Эксперименты показали, что звуковые волны, генерируемые внешним источником, действуют на пограничные слои вблизи поверхностей нагрева, что приводит к увеличению интенсивности теплообмена [20]. Следовательно, можно полагать, что уменьшение температуры стенки было обусловлено увеличением коэффициента теплоотдачи вследствие взаимодействия акустического поля с местным полем течения у поверхности нагрева. Однако установка ротаметра в контуре оказала весьма существенное дополнительное демпфирующее воздействие, в результате чего акустические колебания в контуре в условиях вынужденной кон- [c.358]

В заключение следует подчеркнуть, что область применения изложенной выше теории относительных предельных законов трения и теплообмена далеко не ограничивается рассмотренными проблемами. Уравнения (17) и (18) позволяют, например, проанализировать турбулентный пограничный слой газа при наличии химических реакций на поверхности тела и внутри пограничного слоя. Задача в этом случае сводится к установлению связи между плотностью и скоростью газа в пограничном слое. Открывается возможность исследовать турбулентный пограничный слой при совместном влиянии градиента давления и поперечного потока вещества, при наличии пульсаций давления в потоке газа и т. п. С другой стороны, следует иметь в виду, что теория предельных законов не рассматривает вопросов с механизме турбулентного переноса и не может, следовательно, решать точно задачу о распределении локальных параметров потока (скорости, температуры, концентрации) по сечению пограничного слоя. [c.126]

Анализ различных условий измерений температур газовых потоков показывает, что характер изменения со временем коэффициента теплообмена на поверхности термоприемника в подавляющем большинстве случаев соответствует характеру изменения температуры в данной точке потока. Так, пульсирующая температура газового потока обычно сопровождается пульсациями скорости потока с той же частотой. Монотонное изменение плотности или скорости потока зачастую сопровождается аналогичным изменением его температуры. [c.241]

Для определения паросодержания, при котором происходит ухудшение теплоотдачи, были использованы две методики по регистрации скачка и пульсаций температуры поверхности теплообмена и по изменению градиента температуры теплоносителя вдоль поверхности теплообмена. В первом случае при фиксированном расходе и температуре теплоносителя, а также давлении и расходе питательной воды плавно повышалось теплосодержание воды на входе в модель до появления признаков ухудшения теплообмена в одном из контролируемых термопарами сечений. Во втором случае для определения геометрического места кризиса использовалось то обстоятельство, что явление ухудшенного теп лообмена в условиях обогрева трубы жидкометаллическим теплоносителем сопровождается характерным изломом функции распределения температуры теплоносителя по длине испарителя, а также резким падением теплового потока от теплоносителя к воде. [c.264]

Как уже отмечалось,, в процессе упаривания жидкой пленки могут возникать значительные пульсации температуры поверхности трубы, являющиеся причиной появления усталостных трещин. Поэтому в целях повышения срока службы и надежности работы парогенерирующих труб рекомендуется не допускать разности температур между стенкой и средой в зоне ухудшенного теплообмена более чем 80 С. Массовые скорости рш потока, обеспечивающие эту разность температур, могут быть выбраны по графику, приведенному на рис. 12.16 [195]. [c.336]

Наиболее характерным примером являются пульсации температур в прямоточных парогенераторах обычных и атомных электростанций в зоне перехода к ухудшенному теплообмену. При этом происходит смена режимов течения пароводяной среды (или кризис теплообмена второго рода [14]). Дисперснокольцевой режим течения, при котором по стенке трубы течет вьтаривающая-ся пленка жидкости, а в ядре потока — пароводяная смесь, сменяется дисперсным режимом. Этот переход сопровождается изменением теплоотдачи и происходит на определенном участке парогенерирующей трубы, где возникают пульсации температур поверхности вследствие попеременного ее охлаждения либо перемещающимися ручейками жидкой пленки, либо паром (см., например, flO, 11, 20,27.47,50,51]). [c.6]

Влияние толщины стенки на интенсивность теплообмена при кипении азота (/3 = 0,1 МПа), по опытным данным А. В. Клименко и В. В. Цыбульского, полу- ченным на поверхностях нагрева разной толщины и различных материалов, показано на рис. 7.12. Из рисунка видно, что при кипении на торце стального стержня, покрытого слоем меди, вариации толщины покрытия 6 от 20 до 0,5 мм практически во всем диапазоне изменения q не приводили к изменению а (кривая а). При б = 0,2 мм коэффициенты теплоотдачи оказались ниже, чем при й = 20 мм, причем разница в значениях а увеличивается с ростом плотности теплового потока. При q= 130 кВт/м коэффициенты теплоотдачи при кипении на чистой стальной поверхности и с медным покрытием б=Ю,2 мм оказались одинаковыми. Для нержавеющей стали область автомодельности а относИтель-ио б шире, В этом случае уменьшение б до 0,2 мм не приводило к изменению а (кривая б]. Расширение области автомодельности а относительно б для нержавеющей стали по сравнению с медной авторы работы [32] объясняют тем, что глубина проникновения пульсаций температуры /i p в стенке из нерлсавеющей стали существенно меньше ее значения для меди. Значение /i p увеличивается с ростом температурного напора [32], поэтому тонкое покрытие при малых значениях д, соответственно нри незначительных М, может оказаться толстостенным, а при больших — тонкостенным. В первом случае интенсивность теплообмена будут определять теплофизические свойства материала покрытия, а во втором — основного материала. Например, по опытным данным А. В. Клименко, при толщине покрытия торца медного стержня слоем нержавеющей стали б = = 0, 04 мм коэффициент теплоотдачи а до значений <7=10 Вт/м оставался таким же, как и при кипении на чистой нержавеющей стали. При ( >110 Вт/м значения о. с ростом плотности теплового потока увеличивались более значительно, чем при кипении на чистой массивной поверхности из чистой нержавеющей стали, приближаясь к значениям а, характерным для медной поверхности. [c.204]

К настоящему времени имеется довольно значительное число работ [16—22], освещающих различные аспекты теплообмена в гладкотрубных пучках, омываемых поперечным потоком жидкометаллических теплоносителей. В табл. 7.2 приведены основные тараметры этих экспериментов. Исследования проводились на различных теплоносителях в широком диапазоне параметров. Это позволило получить достаточно надежные сведения об особенностях процесса, в частности о зависимости средней теплоотдачи от скорости потока, конфигурации пучков, физико-химических условиях на поверхности теплообмена, распределении теплоотдачи по периметру труб, пульсации температуры стенки во времени и др. [c.153]

Часто колебания температур возникают в месте раздела фаз как из-за колебаний уровня, так и при выпадении влаги на обогреваемую поверхность. Но, пожалуй, наибольшую опасность вызывают пульсации температур, обусловленные изменением условий теплоотдачи и наблюдаемые при кризисах кипения. Как известно, при определенном соотношении режимных параметров (тепловой поток, массовая скорость, давление) может наступить кризис теплообмена [14], который проявляется в отделении жидкой фазы от поверхности нагрева, ухудшении (снижении) теплоотдачи и, как следствие, резком повышении температуры поверхности. Изучению скачков температуры при кризисе теплообмена и определению коэффищ1ентов теплоотдачи в закризисной области посвящено большое количество экспериментальных работ (например, [39, 51]). [c.6]

По всему тракту прямоточного парогенератора наблюдаются пульсации температур теплопередающей стенки, которые определяются условиями теплообмена со стороны кж греющего, тж и испаряемого теплоносителя. Со стороны греющего теплоносителя пульсации температур стенки определяются турбулентными пульсациями в теплоносителе и гидродинамической нестабильностью потока теплоносителя. Со стороны испаряемого теплоносителя причины и характер пульсаций различны по длине парогенерирующей трубы. В эконо-майзерной и перегревательной зонах причиной пульсаций температур являются турбулентные пульсации в испаряемой среде. Исследованию таких пульсаций посвящено несколько экспериментальных работ (например, [16]). Установлено, что интенсивность пульсаций пропорциональна тепловому потоку и зависит от режима течения теплоносителей и состояния поверхности теплообмена. [c.40]

В испарительной зоне до участка ухудшенного теплообмена причиной пульсаций температур являются процессы образования и удаления пара с обогреваемой поверхности. В зжризисной зоне возможны значительные пульсации температур при выпадении влаги на стенку (особенно это характерно для гибов и [c.40]

Влияние теплофизических свойств и размеров теплоотдающей поверхности связывают с пульсациями ее температуры в процессе кипения. В период роста пузыря температура элемента поверхности, находящегося под пузырем, понижается вследствие интенсивного отвода теплоты испаряющейся жидкой пленкой. Под действпем разности термических потенциалов к центру парообразования ат прилегающей к нему массы материала подводится теплопроводностью дополнтс-тельпый тепловой поток, который препятствует понижению температуры стенки под растущим пузырем и тем самым способствует поддержанию условий, необходимых для интенсивного испарения микропленки. Плотность локального теплового потока, отводимого пленкой в форме теплоты испарения, значительно превышает среднюю по поверхности плотность теплового потока, и тем более она выше плотности теплового потока, отводимого конвекцией от части поверхности, не занятой паровыми пузырями. Назовем эту часть поверхности конвективной. Вследствие оттока теплоты к центрам парообразования температура конвективной части поверхности также понижается, и если бы от последней тепловой поток передавался жидкости в условиях естественной конвекции, то с понижением температуры стенки коэффициент теплоотдачи здесь уменьшался бы. В условиях сильной турбулизации пристенной области паровыми пузырями понижение температуры конвективной части поверхности приводит лишь к уменьшению передаваемого от нее жидкости теплового потока. Если материал теплоотдающей поверхности обладает высокой теплопроводностью, то это облегчает приток теплоты к центрам парообразования, в результате чего поддерживается высокая интенсивность теплообмена. В противном случае при прочих равных условиях коэффициент теплоотдачи меньше. Основываясь на теории нестационарной теплопроводности, Якоб [224] пришел к выводу, что интенсивность теплообмена при кипении пропорциональна величине для теплоот дающей поверхности, [c.201]

Точка Е на фиг. 14 является границей между кольцевым режимом и течением в виде тумана. При переходе этой границы происходит еще одно изменение процесса теплообмена. Для этого режима течения уравнение (16) неприменимо. При течении в виде тумана толщина пленки жидкости уменьшается настолько значительно, что слой перегретой жидкости может подвергаться непосредственному воздействию основного потока пара. В этих условиях тепло передается путем непосредственного обмена жидкими каплями между паровым ядром потока и перегретой лшдкостью в слое, омывающем внутреннюю поверхность стенки трубы. Температура капли, срывающейся с поверхности перегретого слоя, уменьшается за счет испарения, а после выпадения ее в пленку жидкости возникает дополнительный поток тепла. Если эта гипотеза справедлива, то количество тепла, переданное от степкп к потоку, будет пропорционально интенсивности обмена каплями жидкости. В этом случае тепловой поток должен определяться только гидродинамическими характеристиками течения смеси. Другими словами, статистическое поведение капель, средняя длина пути смешения, амплитуда пульсаций и т. д. могут определять поведение системы и являться основой решения задачи. При этом коэффициент теплоотдачи определяется числом Рейнольдса, выраженным через соответствующим образом подобранные параметры. Могут возникнуть условия, при которых система неспособна обеспечить подвод новых порций жидкости к слою жидкости, покрывающему обогреваемую стенку трубы, и в каком-либо месте на стенке образуется сухое пятно. Это приводит к быстрому повышению температуры стенки, что часто наблюдалось при проведении экспериментов. [c.269]

Рассмотрим поверхность нагрева, находящуюся в контакте с жидкостью. При этом давление превышает критическое, а температура жидкости ниже псевдокритической. Допустим, что температура стенки превышает псевдокритическую. Тогда жидкость вдали от стенки представляет собой псевдожидкость, а в нагретом пограничном слое свойства жидкости напоминают свойства газа. Таким образом, жидкость в пограничном слое характеризуется высокой сжимаемостью и малой плотностью. Волна конденсации, проходящая через поверхность нагрева, стремится сжать н Идкость в пограничном слое и кратковременно увеличить теплоотдачу. Когда через поверхность проходит волна разрежения, пограничный слой расширяется, вызывая мгновенное уменьшение теплоотдачи. По-видимому, эти условия являются идеальными для поддержания пульсаций. Аналогичный вывод справедлив и для докритической двухфазной системы, когда существует пузырьковый пограничный слой . Способность теплового источника, зависящего от давления, поддерживать резонансные акустические колебания, известна с 1777 г. Отдельные задачи подобного рода были рассмотрены Зондхаузом и Релеем [18, 19). Очевидно, необходимо, чтобы рабочее тело вдали от стенки было в состоянии нсевдожидкости, поскольку пульсации при температуре в массе жидкости, превышающей псевдокритическую, не наблюдались. Возможно, жидкость в пограничном слое (псевдогаз) находится в таком состоянии, что при незначительном росте давления она сжимается и ее плотность приближается к плотности жидкости. Происходящий в этом случае взрыв может генерировать волны давления, которые в дополнение к влиянию нестационарного теплообмена должны усиливать первоначальное возмущение. [c.358]

Существенными преимуществами примененного метода изучения смесеобразования является то, что он сразу же показывает распределение концентраций в потоке, т. е. дает прямые количественные показатели процесса смешения и его влияния на процесс горения. Особенно благоприятные результаты получаются, когда измерение температур сопровождается изучением гидродинамических условий процесса (давлений, скоростей, пульсаций и др.). Применение этого метода позволило получить наденшые данные не только о смешении компонентов, но и о выгорании топлива, тепловыделении потока горящего топлива и теплообмена с окружающими поверхностями в самых разнообразных условиях и, таким образом, проверить на опыте теоретические положения комплексного анализа процесса горения. [c.77]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...