Кризис теплообмена второго рода

На основе представлений о двухфазных дисперсно-кольцевых потоках рассматриваются гидродинамические характеристики потоков в необогреваемых и обогреваемых трубах гидравлическое сопротивление, расход жвдкости в пленке, истинное объемное паросодержание, условия наступления кризиса теплообмена второго рода, т. е. ухудшения теплоотдачи, приводящего к резкому повышению температуры поверхности нагрева и связанного с высыханием пристенной жидкой пленки. Иллюстраций 7. Библиогр. 15 назв. [c.145]

В обогреваемом канале счет задачи продолжался до сечения канала, в котором расход жидкости в пленке равнялся нулю. Это условие считается условием наступления кризиса теплообмена второго рода. Экспериментальные измерения расхода жидкости в пленке и толщин ее перед наступлением кризиса теплообмена на воде НО, 11] и на фреоне [12] подтверждают это предположение. [c.62]

Дорощук В. Е., Нигматулин В. И. Кризис теплообмена второго рода в вертикальной трубе при невысоких давлениях.— Теплоэнергетика, 1971, № 3. [c.69]

АВ — кризис теплообмена первого рода ВС — кризис теплообмена второго рода. [c.9]

Глава четвертая КРИЗИС ТЕПЛООБМЕНА ВТОРОГО РОДА [c.53]

Кризис теплообмена второго рода и его [c.56]

В связи с поставленной задачей несомненный интерес представляют результаты исследований накипеобразования в испарительных трубах [Л. 42, 62, 82, 152]. Они свидетельствуют, что в том месте трубы, где наблюдается нарушение нормальной теплоотдачи (скачок температуры стенки), одновременно происходит интенсивное накипеобразование на поверхности нагрева, хотя в зонах более низких и более высоких паросодержаний это явление не наблюдается. Этот факт является дополнительным доказательством, что кризис теплообмена второго рода обусловлен упариванием пристенной жидкой пленки. [c.60]

Несмотря на сложность проблемы, анализ всей совокупности экспериментальных фактов позволяет составить правильную физическую модель для рассматриваемого вида кризиса, который мы будем называть в дальнейшем кризисом теплообмена второго рода. Эта модель представляется нам в следующем виде. [c.60]

Не менее важен и другой экспериментальный факт при течении микропленки в обогреваемом канале и, следовательно, ее испарении капли воды, находящиеся в ядре потока, на поверхность микропленки не выпадают (подробнее см. 4-4). В таком -случае микропленка неизбежно должна высохнуть на большей или меньшей (в зависимости от значения д) длине канала. После того как стенка трубы окажется сухой, коэффициент теплоотдачи резко уменьшится, а температура стенки трубы скачкообразно увеличится. Иными словами, произойдет кризис теплообмена второго рода. [c.61]

Если продолжать повышать от опыта к опыту энтальпию рабочей среды на входе в канал, то паросодержание будет достигаться в сечениях трубы, все дальше и дальше отстоящих от ее выходного сечения. Длина микропленки при этом будет увеличиваться, и, следовательно, кризис теплообмена второго рода в выходном сечении трубы будет возникать при постепенно уменьшающемся значении д. На рис. 4-4 мы получим вертикальную линию СО. Точка Ъ отвечает условию, когда в трубу подается среда с паросодержанием т. е. на всем про- [c.66]

На рис. 5-17 приведены экспериментальные данные по кризисам теплообмена английских авторов Л. 109] для давления около 70 кгс см и рш=2 040 кг (м сек). Вертикальный участок графика несомненно характеризуют кризис теплообмена второго рода. Для него понятие критический тепловой поток лишено смысла. Однако авторы исходят из предположения, что величина удельного теплового потока определяет момент наступления кризиса теплоотдачи и, естественно, делают неверные заключения о характере влияния относительной длины канала на кр- [c.122]

До сих пор мы изучали явления, относящиеся к кризису теплообмена второго рода, возникающему при подаче на вход в обогреваемую трубу вэды или пароводяной смеси с не слишком высоким паросодержанием (Х1<СХд ). Теперь рассмотрим особенности кризиса для тех случаев, когда в трубу подается пароводяной поток в дисперсном состоянии, т. е. когда Сначала проанализируем явления в [c.68]

На рис. 4-4 и 4-5 видно, что не зависит от удельного теплового потока, и потому понятие критической тепловой поток для кризиса теплообмена второго рода лишено смысла. Величина q при достижении в трубе паросодержания может быть самой различной (но не больше <7кр) [c.70]

Во всех предыдущих рассуждениях рассматривалось возникновение кризиса теплообмена второго рода в выходном сечении трубы. Теперь проанализируем условия, при которых кризис может возникать в некотором промежуточном сечении обогреваемого канала. [c.71]

Предположим, что при удельном тепловом потоке д и некоторой энтальпии среды на входе в трубу 1 на выходе из трубы устанавливается паросодержание, т. е. имеет место кризис теплообмена второго рода. Если теперь, не меняя 1 (а также р и рау), постепенно повышать тепловую нагрузку, то паросодержание среды во всех точках обогреваемой трубы, в том числе и в выходном сечении будет увеличиваться. Сечение, в котором достигается паросодержание л °р, с ростом д начнет все больше и больше перемещаться в направлении против потока. При этом важно отметить, что хотя скачок температуры стенки теперь будет наблюдаться в промежуточном сечении трубы, во всех случаях он будет возникать все же при паросодержании среды, равном [c.71]

Аналогичные явления наблюдаются и при условии, если после возникновения кризиса теплообмена второго рода на выходе из трубы оставить неизменными д, р и рйУ и осуществлять постепенное повышение энтальпии 1. Важно подчеркнуть, что никаким повышением энтальпии й невозможно вызвать кризис теплообмена второго рода непосредственно в начальном сечении обогреваемой трубы. Всегда на входе в обогреваемую трубу будет находиться микропленка воды и только после ее испарения возникнет скачок температуры стенки. [c.71]

Рациональная система обработки опытных данных при кризисе теплообмена второго рода [c.71]

Пературныи режим трубы, позволявший судить о возникновении кризиса теплообмена второго рода и отложениях накипи. Измерения выполнены при давлениях 100 и 150 кгс/см , массовых скоростях потока 1 ООО— 1 500 кг м -сек) и удельных тепловых потоках 170— 450 тыс. ккал (м ч). [c.75]

Оказалось, что в тех случаях, когда засоленная струя подавалась непосредственно в обогреваемую часть трубы, температура ее стенки в месте возникновения кризиса теплообмена второго рода с течением времени не изменялась, что свидетельствовало об отсутствии накипеобразования. А это в свою очередь указывало, что засоленные капли не достигали микропленки. [c.75]

Стоящая в правой части этого уравнения величина к может быть найдена на основании опытных данных по кризису теплообмена второго рода. [c.79]

Обратимся прежде всего к работе 3. Л. Миропольского (Л. 54], которая из всех опубликованных статей подобного рода является наиболее полной. Однако обобщение этого материала в свете новых представлений о кризисе теплообмена второго рода можно сделать теперь несколько иначе, чем было сделано в свое время автором [Л. 54]. [c.81]

Известны также исследования кризиса теплообмена второго рода, выполненные А. С. Коньковым [Л. 40, 41]. Автор изучил большой диапазон давлений (5— 210 кгс см ), массовых скоростей [до 13 000 кг [м сек)] и удельных тепловых потоков до [10 ккал м ч)]. [c.85]

При низких значениях параметра Хг, когда удельные тепловые потоки при возникновении кризиса теплообмена второго рода велики, имеется опасность спутать значения с Хкр, т. е. с паросодержаниями, при которых возникает кризис теплообмена первого рода. Иными словами, чтобы отобрать из всего опубликованного в литературе экспериментального материала необходимые нам значения требуется предварительный тщательный анализ этих данных. [c.89]

В горизонтальной трубе значения граничных паросодержаний по верхней и нижней образующим несколько отличаются друг от друга из-за разной толщины пристенной жидкой пленки (рис, 4-15), Поскольку в верхней части трубы толщина пленки минимальна, то здесь кризис теплообмена второго рода возникает раньше, чем еа нижней образующей. Обращает также на себя вни- [c.93]

В заключение данной главы необходимо отметить, что приведенные рассуждения в отношении закономерностей кризиса теплообмена второго рода справедливы лишь в пределах рассматриваемых режимных параметров. Эти закономерности могут быть несколько иными при более высоких значениях р и рш (особенно при небольших д) из-за возможного орошения трубы каплями влаги. [c.94]

Другая особенность рассматриваемых опытов состоит в том, что некоторые из них проведены в условиях кризиса теплообмена второго рода. В этом случае, как уже указывалось, принимать д в момент кризиса за кр было нельзя, так как понятия критический тепловой поток при Хг > не существует. [c.123]

Как следует из рис. 4-14, кризис теплообмена второго рода при рю = 850 кг/ м -сек) я /) = 100 кгс/см наступает при паросодержании 0,63, поэтому совершенно очевидно, что при р = 100 кгс/см и гр > наступал кризис теплообмена второго рода. Этим можно [c.123]

Таким образом, можно сделать вполне определенный вывод, что имеющиеся в литературе указания о заметном влиянии I (или Ий) на /кр в системе обработки опытов в виде кр=/(р, рш, д ) основаны либо на результатах опытов, полученных на установках с гидродинамически нестабильным потоком, либо они связаны с недоучетом особенностей кризиса теплообмена при течении двухфазной среды, когда может возникать кризис теплообмена второго рода. [c.125]

Исследование гидродинамики двухфазных дисперсно-кольцевых потоков проводится в рамках трехскоростной и однотемпературной равновесной стационарной модели. Предполагается, что каждая составляющая смеси имеет свои скорость и температуру. Учитывались фазовые превращения, неравномерность массовых скоростей в ядре и пленке, срыв капель с поверхности пленки и осаждение на нее. Для описания ядра потока использовались представления, разработанные в [1, 2]. Полученные уравнения применялись для определения потери давления, распределения жидкости между пленкой и ядром потока, истинного объемного наросодер-жания, скольжения между фазами и длины участка стабилизации, кризиса теплообмена второго рода, т. е. ухудшения теплоотдачи, приводящего к резкому повышению температуры поверхности нагрева и связанного с высыханием пристенной жидкой пленки [3, 4]. [c.58]

Константы X, п, m и т], входящие в интенсивности срыва капель с поверхности пленки и осаждения капель на нее, были подобраны единственным образом из условия совпадения численных и экспериментальных данных по массовому расходному паросодер-жанию, в месте кризиса теплообмена второго рода в трубе диаметром Z) = 8 мм для трех характерных режимов [9]. [c.62]

Кризис теплообмена второго рода наблюдается только при переходе дисперсно-кольцевой структуры потока в дисперсную. Таким образом, его происхождение связано с чисто гидродинамическими процессами, а характерной величиной является граничное паросо-держание д р, которое не зависит от удельного теплового потока и определяется лишь значениями давления и весовой скорости. Понятие критический тепловой поток для кризиса теплообмена второто рода не существует. При заданных геометрических размерах обогреваемой трубы и режимных условиях опыта (энтальпия среды на входе в трубу, а также давлении и массовой скорости потока) д определяет возможность достижения в трубе граничного паросодержания д р (в соответствии с уравнением теплового баланса), но непосредственно на эту последнюю величину он не влияет. [c.5]

Очевидно, если удельный тепловой поток будет меньше то микропленка испариться в пределах экспериментального участка не успеет, а значит, и не возникнет кризис теплообмена второго рода. Таким образом, мы должны сделать -вывод, что для заданной длины экспериментальной трубы существует некоторый минимальный удельный тепловой поток (для конкретных режимных условий), ниже которого нельзя проводить опыты по исследованию условий возникновения кризиса теплообмена второго рода. Несоблюдение этого условия должно привести к ложным выводам о температурных условиях ра-работы парогенерирующих труб. Сказанное относится, в частности, к работе [Л. 43], где на основании экспериментального определения температурного режима труб длиной 400 и 1 ООО мм выданы рекомендации, что при 9 ,235 тыс. ккал1(м, -ч) и р= 100- 140 кгс1см не может происходить ухудшения теплоотдачи во всем диапазоне массовых паросодержаний от О до 1. [c.67]

В тех случаях, когда кризис теплообмена второго рода исследуется при значительных давлениях и больших массовых скоростях потока [р>100 кгс1см , рГ0> >1 000 кг1(м сек)], приходится уделять особое внимание методике фиксации кризиса. При указанных режимных условиях коэффициенты теплоотдачи после высыхания микропленки остаются очень значительными (см. 4-7), и поэтому при невысоких д скачки температуры стенки в момент кризиса могут составлять всего лишь несколько градусов. Ясно, что правильная их фиксация визуальным путем совершенно непригодна. Даже термопара, установленная на внешней поверхности стенки достаточно толстостенной трубы, не всегда может обеспечить правильные измерения. Целесообразно поэтому устанавливать несколько термопар вдоль образующей экспериментальной трубы, и в процессе проведения опыта необходимо непрерывно сопоставлять температуры ее стенки на разных расстояниях от выходного сечения. Своевременно незафиксированный кризис теплообмена приведет к тому, что линия СП (см. рис. 4-4) окажется 5 67 [c.67]

Изложив условия возникновения кризиса теплообмена второго рода в зависимости от паросодержания. 1 на входе в обогреваемую трубу, мы должны обратить внимание на Существенные различия между граничными паросодержани-Ями, отвечающими линиям СО и ОЕ> В первом случае гра- [c.69]

К сожален Ло, многие авторы не учитывают этой важной особенности кризиса теплообмена второго рода и, рассматривая q как критический тепловой поток, пытаются находить единую зависимость дщ>= (х) для обоих видов кризиса. Ясно, что такое смешение двух разнородных физических явлений вносит большую путаницу в рекомендации по %р. [c.70]

Рассмотрим случай, когда на входе в экспериментальный участок подается рабочая среда с низкой энтальпией 1 (в частности, недогретая вода). Очевидно, при этом, чтобы вызвать кризис теплообмена второго рода, потребуется подвести значительное количество тепла, необходимого для нагрева воды до кипения, доведения паросодержания до значения х р и испарения микропленки при паросодержании х%. Поскольку ставилась задача снять температурный режим трубы в стационарных условиях, то необходимо было удерживать кризис на как можно более значительном удалении от входа в трубу. Поддерживать его в начальных участках обогреваемой трубы не представлялось возможным, так как при этом потребовалось бы существенно повысить и без того большое значение д, что было невозможно по условиям прочности трубы. Кроме того, при очень больших д можно было вызвать кризис теплообмена первого рода, и тогда стационарная работа трубы при д = дкр была явно невозможной. При высоких значениях ь когда подводимое тепло идет лишь на испарение микропленки. Естественно, в этом случае, даже при сравнительно небольшом значении д, кризис возникал в первой половине экспериментального участка, но уже при паросодержании Хгр, значение которого, как выше указывалось, всегда выше [c.83]

Величина скачка температуры стенки (А/ст) при возникновении кризиса теплообмена второго рода зависит от удельного теплового потока, давления и скорости рабочей среды. В табл. 4-4 приведены значения А4т по данным [Л. 40]. Из таблицы видно, что они возрастают с уменьшением р и рш и увеличением д. Следовательно, на надежность экранной системы пылеугольного прямоточного котла, работающего при тепловом напряжении поверхности нагрева, не превышающем 200 тыс. ккал1 м -ч), возникновение кризиса теплообмена -второго рода (наблюдаемого обычно в нижней радиационной части) заметного влияния не оказывает. Однако в современных газомазутных котлах значения д достигают 400—500 тыс. ккал1 м -ч) и скачки температуры стенки в местах возникновения кризиса теплообмена второго рода могут составлять несколько сот градусов, что нельзя не учитывать при проектировании котлов. [c.91]

Возможность возникновения кризиса теплообмена второго рода приходится особенно тщательно учитывать при проектировании реакторов кипящего типа и в первую очередь водно-графитовых, которые работают при значительных паросодержаниях в активной зоне. Допустим, к примеру, что речь идет о реакторе канального типа, предназначенного для работы с давлением 150 кгс/сл , массовой скоростью 2 ООО кг сек) и паросодержанием на выходе из активной зоны лг2=0,30. Если обратиться к рис. 4-10, то можно отметить, что именно при этом паросодержании возникает кризис теплообмена второго рода и, следовательно, реактор не может быть работоспособным. Это обстоятельство, однако, может быть и не выявлено при экспериментальном исследовании кризиса теплоотдачи, если его авторы не учтут характерных особенностей кризиса теплообмена второго рода. Действительно, определяя, например, условия кризиса теплообмена в трубе диаметром 10 и обогреваемой длиной 2 500 мм, мы получим при подаче на вход в трубу воды с температурой 1=297°С удельный тепловой поток (по условию теплового баланса) 1-10 ккал (м -ч). Если игнорировать специфические особенности кризиса теплообмена второго рода и исходить из предположения, что полученная величина есть то проектировщикам теплообменника могут быть выданы рекомендации принимать рабочие тепловые нагрузки, скажем, 0,6-10 ккалЦм -ч), взяв коэффициент запаса равным примерно 1,7. Предположим теперь, что действительная обогреваемая длина теплообменника составляет 6 000 мм. В таком случае при том же значении 1 = 297°С удельный тепловой поток, достаточный для достижения условий кризиса на выходе из теплообменника при паросодержании л 2=х°гр=0,3, составит всего лишь 0,42-10 ккал м -ч). Следовательно, при выбранном значении = 0,6-10 ккал (м -ч) теплообменник будет работать в закризис-ном режиме, что нельзя признать допустимым, так как скачок температуры стенки в этом случае составит 130° С (см. табл. 4-4). [c.92]

Обратимся, например, к д рис. 5-9, на котором показаны " результаты опытов Свенсона [Л. 158] с вертикальной трубой внутренним диаметром 10 и 350 длиной обогреваемого участка 1830 мм, при давлении 210 кгс1см Из графиков видно, что при определенных значениях паросодержания охлаждающей среды наблюдается резкое повышение температуры стенки. Некоторые авторы были склонны раосма-тривать это явление как результат ухудшения теплоотдачи, (по нашей терминологии — кризиса теплообмена второго рода). В действительности нарушение теплоотдачи связано не с высыханием пристенной пленки жидкости, а с кризисом теплообмена первого рода. Об этом, в частности, свидетельствует и тот факт, что паросодержание, при котором наблюдается резкий рост температуры стенки, не убывает, а растет с увеличением массовой скорости. Поскольку опыты проводились при околокритическом давлении, то нарушение теплоотдачи в стационарном режиме происходит не при Скр а при Хр. [c.109]

Однако наличие пульсаций потока в стендовой установке не является единственной причиной, приводяш,ей экспериментаторов к ошибочному выводу о значительном влиянии обогреваемой длины канала на (/кр. Такой вывод делается и в том случае (например, в [Л. 108]), когда игнорируется возможность возникновения в опа-рительной трубе отмеченного нами кризиса теплообмена (второго рода) совершенно иной физической природы, чем для обычного кризиса, обусловленното переходом к пленочному кипению жидкости. В самом деле, при прочих равных условиях на входе в обогреваемый участок, в том числе и при одинаковых значениях /ь граничное паросодержание л "р, по условию баланса тепла в длинной трубе будет достигаться при меньшем значении д. чем в короткой. Если неправильно полагать, что этот удельный тепловой поток представляет собой (/кр. то, естественно, будет сделан и неправильный вывод, что на критический тепловой поток существенно влияет длина канала [c.121]

После того как мы проанализировали влияние отдельных факторов на критические тепловые потоки, а также установили существование и закономерности кризиса теплообмена второго рода, появилась возможность критически. оценить опубликованный в мировой литературе обширный экспериментальный материал, отобрать из него наиболее надежные данные по определенных значений режимных параметров (р, р , 02, Х2). Учитывая практические цели рекомендаций и располагаемый объем экспериментальных данных, мы приняли в качестве опорных режимных параметров следующие их значения давление— 50, 70, 100, 140, 170, 200 кгс1см массовая скорость — 750, 1 ООО, 1 500, 2 000, 2 500, 3 000, 4 000 и 5000 кгЦм Х Хсек) недогрев воды до кипения — О, 10, 25, 50, 75°С паросодержание в месте кризиса — 0 0,1 0,2 и далее через 0,1 до значения [c.125]

Для подтверждения этого вывода обратим внимание на экспериментальные данные Беннита с соавторами [Л. 112], которые получены с использованием круглых труб диаметром 12,7 мм и длиной 4 м. Тепловыделение в этих опытах принято ступенчатым (шесть ступеней) с соотношением толщины стенок в конце и начале трубы (в трех экспериментальных участках) 3,73 1 2,99 1 и 1,91 1. Максимальное значение <7, следовательно, имелось в первой по ходу рабочей среды ступени, минимальное — в последней. Давление в циркуляционном контуре составляло во всех случаях 70 кгс/см . Из приведенных в работе [Л. 112] данных можно обнаружить, что в ряде режимов фиксировался кризис теплообмена второго рода. В этих случаях, как и следовало ожидать, кризис всегда возникал в выходном сечении трубы при примерно одинаковых значениях хг независимо от закона тепловыделения и от величины д в месте возникновения кризиса (при /7= oпst и pш= oпst). В табл. 6-1 в качестве примера сопоставлены опытные данные, относящиеся к кризису теплообмена второго рода при рг =1350 кг1 м -сек). Паросодержание в выходном сечении экспериментального участка во всех, случаях находилось в пределах дС2=0,56-5-0,59. Обратившись к рис. 4-10, мы найдем, что для указанных режимных параметров [с учетом формулы (4-15)] 0,56. Таким образом, совпадение значений граничных паросодержаний в трубах с равномерным и неравномерным тепловыделением является вполне удовлетворительным. [c.140]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология