Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 4
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА 7
2. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИШТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООТДАЧИ В ТРУБЕ ПРИ ИЗРШЯЩЕМСЯ ПО ПЕРИМЕТРУ ТЕШІОПОДВОДЕ
2.1. Выбор способа неравномерного обогрева опытного участка 15
2.2. Решение задачи о температурном поле в эксцентричном кольце с внутренними источниками тепла и граничными условиями, заданными на внешнем контуре 17
2.3. Учет продольных перетечек тепла в стенке трубы на начальном тепловом участке 31
2.4. Расчет лучистых тепловых потоков в полости кругового цилиндра при изменении температуры стенки по длине и периметру 34
2.5. Методика решения уравнений лучистого теплообмена. Расчет коэффициентов излучения 41
2.6. Оценка влияния ширины зоны на результаты численного решения системы алгебраических уравнений излучения 43
2.7. Оценка влияния излучения торцов на результаты вычислении • 47
2.8. Результаты оценки лучистых тепловых потоков 48
3. ЭКСШЖШТАЛЪНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООТДАЧИ К ТУРБУЛЕНТНОМУ
ПОТОКУ В КРУГЛОМ ТРУБЕ ПРИ ГРАНИЧНОМ УСЛОВИЙ ВТОРОГО РОДА,
ИЗМЕНЯЮЩЕЕСЯ ПО ПЕРИМЕТРУ
3.1. Описание экспериментальной установки, опытного участка и схемы измерений 52
3.2. Методика проведения экспериментов и обработки первичных результатов 63
3.3. Оценка погрешностей эксперимента 71
3.4. Теоретической решение задачи о теплообмене при турбулентном течении жидкости в трубе при тепловом потоке постоянном по длине и изменяющемся по окружности
3.5. Результаты экспериментов и их анализ 103
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО
ЛИТЕРАТУРА 112
ПРИЛОЖЕНИЯ 117
Введение к работе
Решение практических задач повышения надежности и экономичности теплоэнергетического оборудования приводит к необходимости еще на этапе проектирования достаточно точно рассчитывать температурные поля в наиболее напряженных элементах конструкции. Такой расчет базируется на результатах исследования механизма передачи тепла в элементах конструкций, при этом все большее значение приобретает умение рассчитать локальные тепловые характеристики. Это определяет непосредственную прикладную практическую значимость теоретических и экспериментальных работ в области теплообмена.
Актуальность темы. Сказанное выше в полной мере относится к предлагаемой работе, посвященной экспериментальному исследованию локальных характеристик теплоотдачи к потоку жидкости в трубе при ее неравномерном обогреве по окружности. Неравномерный обогрев является типичным для работы большинства элементов конструкций теплоэнергетического оборудования, и в первую очередь это относится к экранным трубам парогенератора и трубам пароперегревателя. Повышение требований к точности расчетов теплового режима подобных элементов приводит к необходимости учета и изучения влияния неравномерности подвода тепла по окружности на коэффициент теплоотдачи от стенки трубы к потоку протекающей в ней ЖИДКОСТИ.
Цель работы. Основной целью работы является определение значений коэффициента теплоотдачи в трубе в условиях неравномерного теплоподвода по периметру трубы при различных числах Рейнольдса. Результаты этого исследования позволяют дополнить существующие весьма скудные экспериментальные данные, а также дают материал для косвенной проверки теоретических расчетов.
Методика исследований. Исследования проводились на смонтированной автором экспериментальной установке. Рабочие участки представляют собой трубки с изменяющейся по окружности толщиной стенки, обогреваемые пропускаемым электрическим током. Тепло отводится к потоку воздуха, протекающего в трубке. Местные значения коэффициентов теплоотдачи рассчитываются из закона Ньютона-Рихма-на. Функции распределения плотности теплового потока и температуры на внутреннем контуре сечения опытной трубки рассчитываются по результатам измерения температуры на наружном контуре сечения и в слое теплоизоляции, для чего получено специальное решение двумерной задачи теплопроводности для слоя теплоизоляции и сечения опытной трубки.
Научная новизна. Впервые в СССР экспериментально изучена теплоотдача к турбулентному потоку газа в круглой трубе при неравномерном по периметру теплоподводе.
Аналитическое решение задачи теплопроводности получено с учетом тепловых потерь через изоляцию.
Разработана методика расчета плотности теплового потока на внутреннем контуре опытной трубки, позволяющая обойти существенные методические трудности, возникающие при непосредственном использовании аналитического решения, поскольку задача расчета теплового потока в данной постановке относится к классу некорректных задач математической физики.
Решена трехмерная задача лучистого переноса тепла в полости цилиндрической трубы конечной длины при изменении температуры стенки по длине и периметру. Уточнены пределы, в которых можно пренебрегать влиянием излучения.
Практическая ценность материалов диссертации. Полученные экспериментальные данные подтверждают практически важный факт, что в случае изменения йст по периметру максимальным значениям плотности теплового потока соответствуют минимальные значения коэффициента теплоотдачи.
Экспериментально подтверждается наличие заметного окружного турбулентного переноса тепла, на что указывают теоретические работы последних лет.
Разработанная методика расчета распределения плотности теплового потока на внутреннем контуре опытной трубки и программа могут быть непосредственно использованы в научно-исследовательских и проектных организациях как средство обработки эксперимента по изучению локальных характеристик теплоотдачи в случае необходимости учета неравномерности обогрева (теплообмен при существенном влиянии свободной конвекции, теплообмен при поперечном обтекании цилиндра и т.п.), а также как средство расчета поля температуры в стенке трубы при натурном эксперименте. Методика расчета трехмерных лучистых тепловых потоков в полости трубы и программа могут быть использованы во всех исследовательских организациях, сталкивающихся с задачами теплообмена в каналах к газам при больших температурных напорах.
Дубликащш. Материалы диссертации докладывались на пяти научных конференциях; основное содержание диссертации отражено в трех статьях и одном отчете.
Объем работы, диссертация включает в себя ЇІ6 стр. машинописного текста, 35 рисунков, 6 таблиц и приложения на 55 стр. Она состоит из введения, трех глав, заключения и списка использованных источников (50 наименований).
