Введение к работе
Актуальность темы. В различных устройствах современной техники, таких :ак камеры сгорания двигателей, ядерные энергетические установки, парогенераторы, [спользуются трубы, каналы и другие поверхности различной геометрии, в которых імеет место двухфазное течение теплоносителя. Назначением устройств и степенью к ответственности определяются предъявляемые к ним требования: длительная гадежная работа; заданная энергонапряженность при фиксированных геометрических іазмерах установки; фиксированные температурные напоры или температуры еплоотдающих поверхностей при заданных плотностях теплового потока.
Реализовать на практике эти требования можно лишь при условии применения ех или иных методов интенсификации теплообмена. Поскольку интенсификация еплообмена дает возможность испарить теплоноситель на длине, значительно іеньшей, чем длина канала без интенсификатора, возникает необходимость [сследования гидродинамики течений в коротких каналах, имеющих свои юобенности (профили скоростей не установились, пограничный слой не формировался). Изучение данной проблемы также играет большую роль с точки рения выбора интенсивности закрутки потока, оптимальной по гидравлическому ;опротивлению и интенсивности теплообмена.
Имеющаяся информация по данному вопросу получена в основном кспериментальным путем. Трудности, связанные, с одной стороны, сложностью ібьекта исследования, а с другой - небольшим выбором средств, имеющихся в іаспоряжении экспериментатора, снижают достоверность получаемой информации. Тодходы к обобщению экспериментальных данных разноречивы и также нуждаются і дополнительном анализе. В связи с этим, задача экспериментального исследования идравлпческих характеристик таких каналов, структуры двухфазного потока, а также 'совершенствования методов диагностики двухфазных потоков является актуальной и представляет практический интерес.
Цель работы. Проведение экспериментальных исследований гидравлических арактеристик' и режимов течения закрученных одно- и двухфазных потоков в :оротком канале. Уточнение (на основе полученных экспериментальных данных) іатематической модели кипения закрученного потока при згкризисных режимах гипения с учетом особенностей начального участка.
-2-В связи с этим ставятся следующие задачи исследования:
-
Экспериментальное исследование гидравлического сопротивлеш закрученных воздушного и воздушно-водяного потоков в коротком канале с скрученной лентой, установленной на всю длину, и обобщение результате .экспериментального исследования с учетом имеющихся в литературе опытны данных.
-
На основе визуального наблюдения с использованием новейших среди фотосъемки (цифровой фотокамеры «Olympus») установление режимов течем воздушно-водяного потока и границ перехода между ними.
-
Проведение модельных экспериментов со вдувом воздуха в канал воздушно-водяным потоком (моделирующих испарение с поверхности жидке пленки) с целью получения данных о гидравлическом сопротивлении, а таки информации об устойчивости вращающейся пленки жидкости в условш двустороннего динамического воздействия, и, в целом, о практической возможное) существования расслоенного режима течения с эффектом Лейденфроста. Обобщеш экспериментальных данных по гидравлическому сопротивлению и получеш расчетных зависимостей.
-
На основе полученных опытных данных уточнение математической моде; кипения закрученного потока жидкости при расслоенном режиме течения с эффекте Лейденфроста.
Научная новизна. По исследованной проблеме в качестве новых научнь результатов получены:
экспериментальные данные по гидравлическому сопротивлению одно-двухфазного потоков в коротком канале со вставкой в виде скрученной ленты;
экспериментальные данные по структуре и режимам течения двухфазно потока в коротком канале со вставкой в виде скрученной ленты;
экспериментальные данные по гидравлическому сопротивлению двухфазно потока в коротком канале со вставкой в виде скрученной ленты в условиях вдува газ
- закономерности устойчивого течения вращающейся пленки жидкости
условиях двустороннего динамического воздействия, границы этого течені
кспериментально смоделирован расслоенный режим течения с эффектом Іейденфроста при течении двухфазного потока без обогрева;
- с учетом полученных экспериментальных данных по гидравлическому
опротивленню уточнена математическая модель кипмшя закрученного потока при
акризисных режимах кипения.
Практическая ценность. Решаемые в диссертации научные задачи и рактическое использование результатов работы позволяют:
- проводить расчет гидродинамического состояния испарительной магистрали;
- осуществлять сравнительный анализ эффективности применения
нтенсификатора в виде скрученной ленты;
- заменить сложный и дорогостоящий тепловой эксперимент моделированием
гпарения жидкости с помощью вдува газа.
Работа выполнялась в соответствии с госбюджетной научно-исследовательской іботой по теме «Исследование теплообмена и гидродинамики при взаимодействии фбулентных двухфазных криогенных потоков с поверхностью в условиях действия герционных массовых сил» и в соответствии с Федеральной целевой программой интеграция» по проекту №244 «Создание учебно-научного центра нергомашиностроение -эффективной системы развития фундаментальных наук и .їсшего образования в области энергетики и механики.»
Апробация работы. Полученные основные результаты диссертации жладывались и получили одобрение на Ш Минском международном форуме Тепломассообмен - ММФ-96», на Всероссийском научно-техническом семинаре ?нутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика, [агностика» (Казань, Высшее артиллерийское командно-инженерное училище і. М.Н.Чистякова, 1996, 1998г.г.), на Ш Республиканской научно-технической інференции молодых ученых и специалистов (Казань, 1997г.), на 14 Национальной нференции «Тепломассообмен - 97» (Канпур, Индия, 1997г.), на-V Международном минаре «Устойчивость течений гомогенных и гетерогенных жидкостей - V» овосибирск, 1998г.), на Международной научной конференции студентов и пирантов «Современные аспекты гидроаэродинамики - 98» (С.-Петербург, 1998г.), II Российской национальной конференции по теплообмену (Москва, 1998г.), на
-4-научно-техническом семинаре лаборатории промыышенных испытаний атомног!
энергетического оборудования (С.-Петербург, ЦКТИ, 1997г.), на научно-технически!
семинарах кафедры ТОТ КГТУ им. А.Н.Туполева.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введенго четырех глав, вьшодов, списка использованной литературы и приложения. Работ содержит 146 стр., из них 89 стр. машинописного текста, 52 рисунка и списо литературы из 96 источников отечественных и зарубежных авторов.