СөЖ №6 «Фазалық ауысулар кезіндегі жылуалмасу» Орындаған
БУДЫҢ ТУРБУЛЕНТТІ АҒЫНЫНДАҒЫ ҚАБЫРШАҚТЫҚ ҚАЙНАУ
жүктеу/скачать 73.68 Kb.
|
| 4. БУДЫҢ ТУРБУЛЕНТТІ АҒЫНЫНДАҒЫ ҚАБЫРШАҚТЫҚ ҚАЙНАУ
Шамасы, бу пленкасындағы турбулентті ауысу жағдайларын анықтау үшін арнайы зерттеулер жүргізілмеген. Жанама мәліметтер бойынша, сондай-ақ сұйық қабықшалардағы ағынмен ұқсастық негізінде деп болжауға болады. Рейнольдс саны будың орташа жылдамдығы мен гидравликалық диаметрден есептеледі, бұл жағдайда ол келесідей анықталады: (3.6) мұндағы δ0 және Δl сәйкесінше пленканың орташа қалыңдығы мен ені. Осылайша, Re = 2u δ0 / ν″ . uδ0 өнімін энергия мен масса балансынан табуға болады (фаза аралық беттің мүмкін өткізгіштігін есепке алмай). Биіктігі H бетінде будың фазалық ауысуына және қызып кетуіне кететін жылу ағыны Q = qHΔl болады. x = H кезінде бу массасының шығыны G =u δ0Δlρ″ , Осылайша, Re > 103 кезіндегі жылyберу коэффициентін есептеу формуласын турбулентті бос конвекцияға ұқсастық негізінде алуға болады. Мұны алғаш рет Д.А. Лабунцов іске асырды(1963). Биіктігі H тік жазықтықта турбулентті еркін конвекция кезінде (3.7) Қабықшаны қайнату кезінде Грасгоф санының аналогы Архимед саны болып табылады. Алдыңғы теңдеуде сәйкес ауыстыруды жасай отырып және a″ = λ″ / ( ρ″c ″) екенін ескере отырып, белгісіз тұрақтыға дейін аламыз: (3.8) Экспериментте процестің жеткілікті егжей-тегжейлі моделі негізінде осындай құрылымның теңдеуі алынды; ағын диаграммасы 3.2 б суретте көрсетілген. Модельде бұзылған бу-сұйықтық бетіндегі үйкеліс қыздырылған қабырғаға қарағанда әлдеқайда көп деп болжанады және дәл осы үйкеліс архимед күштерін көтеруші күштерді теңестіре отырып, бу шығынын анықтайды. Фазааралық шекарадағы үйкеліс коэффициентінің тұрақтылығы және пленканың Рейнольдс санынан жылу беру қарқындылығының практикалық тәуелсіздігі туралы маңызды болжамдар бағалаулармен және соңғы формуланы өлшеу нәтижелерімен келісумен ғана емес, сонымен қатар тікелей Re = 800 ÷ 20000 диапазонында әртүрлі сұйықтықтар үшін тәжірибелік деректерді талдау. Пленканың қайнауы кезінде қабықшадағы бу температурасы өте маңызды өзгереді, сондықтан есептеулерде қасиеттердің өзгермелілігін ескеру қажет. Криогенді сұйықтықтарды қайнату кезінде Ts мәні төмен болғандықтан, тәжірибелердегі температуралық фактор Ts/Tc 0,5–0,2 аралығында болады. Мысалы, ыстық қабырғаның жанындағы будың тығыздығы интерфейстің жанында қарағанда 2-5 есе аз болуы мүмкін екендігі анық. Температураға байланысты будың кинематикалық тұтқырлығының жоғарылауы оның жылу өткізгіштігінің жоғарылауымен ішінара өтелуі, анықтаушы температураны сәтті таңдау арқылы жылудың берілуіне қасиеттердің өзгергіштігінің әсерін есепке алу үшін негіздеме болып табылады. (3.5) формулада қасиеттер қабықшадағы будың орташа температурасына сәйкес таңдалады T= (Ts + Tc)/ 2; (9.42) формуласы бірдей анықтаушы температурада const = 0,25 кезіндегі тәжірибе нәтижелерімен жақсы сәйкес келеді. Соған қарамастан, Д.А. Лабунцов және А.В. Гомелаури (3.8) формуланы мына формада қолдануды ұсынған (3.9) Бұл жағдайда будың барлық қасиеттері қанықтыру сызығы бойынша алынады (T-да), ал температура коэффициенті газдың жылуберу есептеулері үшін дәстүрлі түрде енгізіледі. Тұтастай алғанда, қаныққан сұйықтықтың пленкамен қайнауы төмен жылу беру жылдамдығымен сипатталады; жылу беру коэффициентінің типтік мәндері 100 - 400 Вт/(m2*K). Жоғары төмендетілген қысымда жылу беру қарқындылығы бу тығыздығының жоғарылауына байланысты табиғи түрде артады, бірақ сирек 1000 Вт/(м2*К) асады. Үлкен суыту кезінде сұйықтықтың қабықша қайнауы кезінде жылу беру коэффициенттерінің мүлдем басқа деңгейі Ts температураға дейін байқалады. Бұл процесс металды шыңдау процестерінде бұрыннан қолданылған. Технологтар жылу беру механизмдері туралы объективті түрде аз алаңдайды, сондықтан тиісті мамандандырылған әдебиеттерде қатаю процесі ядролық қайнау кезінде жүреді - оның қарқындылығы соншалықты жоғары. Сонымен қатар, бұл процестің негізгі (уақыт бойынша) бөлігі металл бетінің температурасы шектен тыс қызып кету температурасынан ғана емес, сонымен қатар судың критикалық температурасынан айтарлықтай асатын жағдайларда жүреді, бұл судың тікелей жанасу мүмкіндігін болдырмайды. қабырғасы бар сұйықтық және, демек, ядролық қайнау мүмкіндігі. 1980 жылдардың аяғында мыс шарларын салқындату кезінде суыған судың қабыршақты қайнауының алғашқы термофизикалық зерттеулері (Д. Кенинг, Д. Хьюитт және олардың аспиранттары, Ұлыбритания) судың 22 К-ден асатын суыту кезінде жылу беру жылдамдығын көрсетті. пленка кезінде қайнау қаныққан сұйықтықта қайнауға тән деңгейден 20-40 есе асып түседі. Авторлар бұл процесстің кинематографиялық бақылауларына негізделген жоғары қарқынды процесті микрокөпіршікті қайнату деп атады. Бұл құбылыстың механизмі әлі күнге дейін түсініксіз. ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР 1. Исаченко В.П. и др. Теплопередача. –М.: Энергия, 1981. – 424с. 2. Ягов В.В. Теплообмен в однофазных средах и при фазовых превращениях: учебное пособие для вузов. — М.: Издательский дом МЭИ, 2014. — 542 с. 3. Сахин, В.В. Теплообмен при фазовых превращениях теплоносителей (теплопередача): учебное пособие. Балт. гос. техн. ун-т. – СПб.: 2018. – 123 с. жүктеу/скачать 73.68 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|