Расчет локальной теплоотдачи при кипении рабочих веществ в стесненном пространстве
DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-2-79-87
УДК 536.24
Апицына О.С., Малышев А. А., Малинина О. С., Арно М. Д., Бубнов К. А., Захарова В. Ю.
Ключевые слова: коэффициенты теплоотдачи, средний теплообмен, локальный теплообмен, модели процессов теплообмена при кипении в трубах, истинное объемное паросодержание.
УДК 536.24
Расчет локальной теплоотдачи при кипении рабочих веществ в стесненном пространстве
Ссылка для цитирования: Апицына О.С., Малышев А.А., Малинина О.С., Арно М.Д., Бубнов К.А., Захарова В.Ю. Расчет локальной теплоотдачи при кипении рабочих веществ в стесненном пространстве // Вестник Международной академии холода. 2021. № 2. С. 79-87. DOI: 10.17586/1606-4313-2021-20-2-79-87
Аннотация
Представлены основные модели кипения в большом объеме: для условий энергетики Г.Н. Кружилина и для холодильной техники Г.Н. Даниловой. Представлены общие уравнения теплопереноса для вынужденного движения кипящей жидкости в стесненном пространстве: а) для расчета средней теплоотдачи, б) для локального теплообмена. Приведены схемы потоков кипящих жидкостей в стесненном пространстве для различных типов теплообменных аппаратов. В качестве основных составляющих теплообмена при кипении в каналах выделены: пузырьковое кипение на поверхности, конвективная составляющая вынужденного движения и конвективное испарение. Конвективное испарение является основой механизма теплопереноса при кольцевом режиме, наиболее характерном при кипении в каналах малого проходного сечения. В качестве примеров оценки влияния различных механизмов теплообмена представлена методика С.С. Кутателадзе, связывающее влияние пузырькового кипения и вынужденной конвекции и модель раздельного течения Martinelli–Nelson, описывающая конвективное испарение. В качестве основного параметра, определяющего специфику теплообмена при конвективном испарении, выделено истинное объемное паросодержание. Проведен анализ важнейших расчетных методик, полученных на основе исследования кипения в трубах диаметром более 6 мм. В результате проведенного сопоставления экспериментальных данных по теплообмену при кипении в миниканале и расчетов с использованием известных моделей отмечена определенная специфика тепло-гидродинамических процессов в каналах малого проходного сечения. При сопоставлении результатов экспериментов с расчетом по методикам Ogata, Satoи Park, выявлено лишь частичное согласование расчета и опытов, что объясняется различием механизмов теплообмена в макро- и миниканалах. Модификация известной модели Shah, с использованием истинных параметров фаз, позволила получить согласование расчета с результатами экспериментов с точностью 30-16%.
Аннотация
Представлены основные модели кипения в большом объеме: для условий энергетики Г.Н. Кружилина и для холодильной техники Г.Н. Даниловой. Представлены общие уравнения теплопереноса для вынужденного движения кипящей жидкости в стесненном пространстве: а) для расчета средней теплоотдачи, б) для локального теплообмена. Приведены схемы потоков кипящих жидкостей в стесненном пространстве для различных типов теплообменных аппаратов. В качестве основных составляющих теплообмена при кипении в каналах выделены: пузырьковое кипение на поверхности, конвективная составляющая вынужденного движения и конвективное испарение. Конвективное испарение является основой механизма теплопереноса при кольцевом режиме, наиболее характерном при кипении в каналах малого проходного сечения. В качестве примеров оценки влияния различных механизмов теплообмена представлена методика С.С. Кутателадзе, связывающее влияние пузырькового кипения и вынужденной конвекции и модель раздельного течения Martinelli–Nelson, описывающая конвективное испарение. В качестве основного параметра, определяющего специфику теплообмена при конвективном испарении, выделено истинное объемное паросодержание. Проведен анализ важнейших расчетных методик, полученных на основе исследования кипения в трубах диаметром более 6 мм. В результате проведенного сопоставления экспериментальных данных по теплообмену при кипении в миниканале и расчетов с использованием известных моделей отмечена определенная специфика тепло-гидродинамических процессов в каналах малого проходного сечения. При сопоставлении результатов экспериментов с расчетом по методикам Ogata, Satoи Park, выявлено лишь частичное согласование расчета и опытов, что объясняется различием механизмов теплообмена в макро- и миниканалах. Модификация известной модели Shah, с использованием истинных параметров фаз, позволила получить согласование расчета с результатами экспериментов с точностью 30-16%.
Ключевые слова: коэффициенты теплоотдачи, средний теплообмен, локальный теплообмен, модели процессов теплообмена при кипении в трубах, истинное объемное паросодержание.
English
Русский
