Возникновение - кризис - теплообмен
Cтраница 4
Опыт по измерению критического теплового потока начинается обычно с установления заданных и вполне стабильных режимных параметров: давления и расхода рабочей среды, а также ее энтальпии на входе в экспериментальный участок. Затем осуществляется постепенное повышение электрического напряжения а концах экспериментального участка, благодаря чему увеличивается энтальпия рабочей среды в каждом сечении экспериментального участка. Наибольшее ее значение, естественно, наблюдается в выходном сечении, где в случае равномерного тепловыделения по длине экспериментального участка и возникает внезапный скачок температуры стенки, свидетельствующий о возникновении кризиса теплообмена. В этот момент фиксируются все режимные параметры, необходимые для последующей обработки опытов. [46]
Наиболее сложные законы тепло - и массообмена наблюдаются при дисперсно-кольцевой структуре двухфазного потока. В этом случае коэффициент теплоотдачи определяется действительной скоростью жидкости, текущей в пленке, и. Следовательно, знание параметров пленки является необходимым условием для создания обоснованных методов расчета интенсивности теплообмена в условиях дисперсно-кольцевого режима течения парожидкостной смеси. Эти знания являются также ключом к пониманию физического механизма возникновения кризисов теплообмена при кипении в трубах и позволяют получить рациональные формулы для расчета плотностей критических тепловых потоков или граничных паросодержаний, превышение которых ведет к резкому ухудшению теплоотдачи. [47]
Как следует из рис. 4, профили температуры стенки трубы по верхней и нижней образующим после возникновения кризиса теплообмена существенно различаются между собой. В первом случае температура стенки нарастает сравнительно плавно. Во втором, наоборот, скачок температуры стенки наблюдается очень резким. Это объясняется интенсивной растечкой тепла по окружности в процессе возникновения кризиса теплообмена 2-го рода на верхней образующей, поскольку на боковых стенках жидкая пленка в это время сохраняется и теплоотдача продолжает оставаться высокой. Высыхание же пленки в нижней части трубы имеет место уже после того, как боковые стенки станут сухими. [48]
Все опубликованные в литературе экспериментальные материалы, относящиеся к измерению критических тепловых потоков в каналах с неравномерным тепловыделением, получены на трубах с непосредственным пропусканием по ним электрического тока. Такая методика эксперимента накладывает определенную особенность на получаемые результаты. Это явление несомненно обусловлено спецификой методики эксперимента и его нетрудно объяснить, если вспомнить особенности кризиса теплообмена первого рода при околокритических давлениях. При этом вследствие теплопроводности материала трубы место возникновения кризиса теплообмена в течение нескольких секунд перемещается на значительное расстояние в направлении против потока рабочей среды. В рассматриваемом нами случае неравномерного тепловыделения, когда толщина стенки в концевых участках трубы довольно значительна ( 10 мм и более), процесс возрастания температуры стенки в момент возникновения кризиса у выходного конца экспериментальной трубы задерживается во времени. При этом пленочный режим кипения успевает распространиться на некоторое расстояние от конца экспериментальной трубы. Этому явлению способствует тот факт, что удельный тепловой поток возрастает от конца к середине трубы. [49]
 |
Зависимость критической мощности полномасштабной модели сборки реактора РБМК-1500 от расхода теплоносителя. [50] |
При наличии интенсификаторов теплообмена возникновение и развитие кризиса теплообмена происходит менее резко, без существенного роста температуры твэла. Повышение температуры поверхности стержней при кризисе теплообмена протекает плавно, в отличие от аналогичного явления в стержневых сборках без интенсификаторов. Это видно из рис. 8.11, на котором представлены типичные диаграммы изменения температуры в центре обогреваемого стержня во время выхода в кризисный режим сборок с интенсификаторами теплообмена и без них. Сравнительно небольшое и плавное повышение температуры твэлов при наличии интенсификаторов, по-видимому, объясняется тем, что при возникновении кризиса теплообмена, несмотря на разрушение или исчезновение микропленки на поверхности тепловыделяющих стержней, последняя продолжает орошаться каплями в результате сепарирующего эффекта закрученного потока. [51]
Оставляя на дальнейшее подробный анализ результатов этих работ, здесь следует отметить частный характер исследований, в особенности ранних, и заметную противоречивость результатов и выводов. Необходимо подчеркнуть, что получение надежной экспериментальной информации в нестационарных условиях по критическим тепловым нагрузкам и критическим паросодержаниям, а также по мгновенным, локальным значениям параметров двухфазного потока в месте кризиса теплообмена является весьма сложной задачей. Именно неточность и неопределенность экспериментальной информации лежат в основе противоречивости результатов и зачастую практической невозможности их толкования. В то же время в более поздних работах [ 9, 99, Л 06 - 108 ] на основании сопоставления опытных и расчетных данных по сравнительно более надежно измеряемому в опытах параметру - времени возникновения кризиса теплообмена в нестационарных режимах - показано, что мгновенная локальная гипотеза в настоящее время является наиболее подходящей для вполне реалистичного описания кризиса теплообмена в нестационарных условиях. Проблема при этом сводится к выбору удачной корреляции для расчета характеристик кризиса теплообмена в квазистационарных условиях и к реалистичному расчету мгновенных локальных значений параметров двухфазного потока во всех сечениях канала в нестационарных режимах. [52]
При любой компоновке твэлов поперечное проходное сечение ТВС можно разделить на параллельные элементарные ячейки ( подканалы), ограниченные поверхностями твэлов и воображаемыми плоскостями, проходящими через центры твэлов. Ячейки сообщаются и взаимодействуют между собой по всей высоте и ширине меж-твэльных зазоров. Вследствие различия геометрии ячеек и тепловыделения в них на единицу объема охлаждающего теплоносителя, особенно при неравномерном тепловыделении по радусу канала, ячейки в ТВС могут иметь как тепловую, так и гидродинамическую неравноценность. При наличии теплогид-равлической неравноценности в ячейках ТВС могут одновременно существовать различные режимы течения теплоносителя. При значительной тепло-гидравлической неравноценности различных ячеек стержневой сборки скорость потока и теплосодержание в ячейках существенно различаются между собой при одинаковых условиях на входе в канал. Это создает, в отличие от цилиндрических труб, неодинаковые условия теплосъема по периметру гвэла. Отмеченная особенность ТВС, как показали эксперименты, существенно влияет на условия возникновения кризиса теплообмена, а также и на способы интенсификации теплообмена при кипении. Форма течения, показанная на рис. В. ТВС предельной и наиболее рациональной при интенсификации теплообмена, к которой необходимо приближаться в практических работах. Но при этом необходимо считаться со значительными технологическими трудностями в изготовлении завихрителей, создающих такую форму течения, а также и со вторичными явлениями, резко ухудшающими теплообмен в ТВС ( см. гл. Вращение теплоносителя полезно и при конвективном теплообмене, как это описано в гл. [53]
Страницы: 1 2 3 4