Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Обзор литературы 9
1.1. Теплообмен при конденсации "неподвижного" пара на горизонтальном цилиндре 9
1.2. Теоретические исследования теплообмена при ламинарной пленочной конденсации 13
1.3. Экспериментальные работы по теплообмену при конденсации движущегося пара 26
1.4. Выводы. Постановка задачи экспериментальных исследований 36
ГЛАВА 2. Описание экспериментального стенда и методика проведения опытов 38
2.1. Выбор рабочего вещества 38
2.2. Описание экспериментального стенда и методика проведения опытов 42
2.3. Методика проведения измерений 49
2.4. Сбор информации и обработка результатов экспериментов с помощью ЭВМ 54
2.5. Методика проведения скоростной киносъемки и фотографирования процесса конденсации 57
2.6. Оценка погрешности эксперимента 59
ГЛАВА 3. Экспериментальное исследование теплообмена при пленочной конденсации на наружной поверхности горизонтального цилиндра 62
3.1. Исследование теплообмена при конденсации "неподвижного" пара 62
3.2. Анализ скоростных кинофильмов 69
3.3. Результаты экспериментального исследования теплообмена при конденсации движущегося пара 79
3.4. Анализ обобщения результатов эксперимента по конденсации движущегося пара 97
3.5. Выв оды 115
Литература 119
Приложение 128
Практическая ценность работы. Апробация работы
Личное участие автора 129
Таблицы экспериментальных данных 131
- Теоретические исследования теплообмена при ламинарной пленочной конденсации
- Описание экспериментального стенда и методика проведения опытов
- Методика проведения скоростной киносъемки и фотографирования процесса конденсации
- Результаты экспериментального исследования теплообмена при конденсации движущегося пара
Введение к работе
В последние годы наблюдается повышенный интерес к проблемам теплообмена при пленочной конденсации пара. Это объясняется большой значимостью данного процесса для различных отраслей техники. Пленочная конденсация имеет место в конденсаторах паровых турбин, в опреснительных установках, в дефлегматорах ректификационных колонн, а также может встречаться в различных аппаратах химической и пищевой технологии. Как отмечено в [_8J энергетические установки мощностью 10 мВт имеют теплопередающую поверхность 4 2 6 10 м . Затраты на их изготовление и обслуживание составляют существенную долю из общей суммы производственных затрат. Исходя из этого, можно сделать вывод, что исследование влияния основных гидродинамических параметров на теплообмен при пленочной конденсации имеет важное значение."Разработка новых технологических процессов, обеспечение их надежности и экономичности, снижение весогабаритных показателей аппаратов, рост стоимости вырабатываемой энергии, использование низкопотенциального тепла и т.д, служит причиной возросшего внимания к вопросам проектирования теплообменников" _9j .
В настоящее время в литературе имеется достаточно обширный материал, посвященный изучению данных вопросов. К наименее исследованным разделам настоящей проблемы относится на наш взгляд влияние неконденсирующихся примесей на теплообмен при конденсации, влияние скорости пара и влияние плотности орошения. В представленной работе была поставлена задача - экспериментально изучить влияние скорости пара на теплоотдачу при конденсации на горизонтальных цилиндрах.
Теоретические исследования зависимости теплообмена от ско рости парового потока приведены в работах В.Нусеельта \j7l\ , С.С.Кутателадзе \_І ] » Г.Г.Черного JJ0,1Ґ) , Дени и Милса JJ23 » Д.Цесса 72-] » А.Николя 73Д и др. Строго решить уравнения, описывающие данный процесс с учетом всех факторов, влияющих на него, в настоящее время не представляется возможным. Во всех теоретических работах принимались какие-либо допущения. Поэтому использовать результаты данных работ для проведения практических расчетов можно с большой осторожностью, с обязательным привлечением экспериментального материала.
Известные из литературы экспериментальные работы С.С.Кутателадзе l3] , С.Н.Фукса [l4] , Л.Д.Бермана и Ю.А.Туманова 153 » В.А.Рачко [l9,17fKf] , Р.Фергюссона и И.Окдена .74 J , К.Турека L.75J и другие выполнялись при конденсации водяного пара. При сопоставлении данные этих авторов существенно расходятся между собой. Экспериментальные данные И.И.Гогонина, А.Р.Дорохова и В.И.Сосунова, полученные на фреонах 12 и 21 бьши выполнены в основном в каналах сложной геометрии, имитирующих шахматный пакет труб f_20 J .
Следует отметить важность измерений теплоотдачи, при конденсации на горизонтальных цилиндрах, установленных в гладких каналах, т.е. в условиях наиболее близких к принятым в теоретических решениях.
Настоящая работа посвящена изучению теплоотдачи при конденсации движущегося пара хладона-12 в широком диапазоне массовых скоростей пара. Опыты проводились на одиночных горизонтальных цилиндрах разного диаметра, установленных в гладких каналах прямоугольного сечения, при спутном обтекании паром.
В первой главе рассматривается современное состояние вопроса. На основе анализа теоретического и экспериментального мате риала сделана постановка задачи настоящего исследования.
Во второй главе приводятся методика проведения эксперимента, обоснование выбора рабочего вещества, описание установки и методика измерений. Сделан подробный анализ погрешности измерений.
Третья глава посвящена обсуждению полученных результатов. Данные автора сопоставляются с данными других авторов.
В приложении к диссертации помещены таблицы с первичными результатами измерений.
В данной работе представлены и выносятся на защиту следующие новые результаты:
1. Проведены измерения теплообмена на горизонтальных трубах различного диаметра при существенном изменении степени поджатия парового потока в широком диапазоне изменения массовых скоростей пара и температурных напоров и при различных физических свойствах жидкости и пара.
2. При спутном обтекании паром горизонтального цилиндра, расположенного в канале прямоугольного сечения определены скорости парового потока, при которых имеет место дробление и распыл капель конденсата.
3. Опыты выполнены в неисследованном диапазоне изменения величин поперечных потоков вещества, когда существенный вклад в суммарное трение на границе фаз вносят как трение в результате поперечного потока вещества, так и трение при бесконечно малом поперечном потоке.
4. Изменяя в опытах степень поджатия парового потока, выявили, что теплообмен при пленочной конденсации движущегося пара на одиночном горизонтальном цилиндре в каналах прямоугольного сечения определяется скоростью пара в узком сечении канала.
Работа выполнялась в институте теплофизики СО АН СССР в группе, руководимой ст.н.с. к.т.н. Гогониным И.И. при участии инженеров Кабова О.А. и Сосунова В.И.
Теоретические исследования теплообмена при ламинарной пленочной конденсации
Теория І уссельта явилась в дальнейшем предметом многочисленных теоретических уточнений и экспериментальных проверок. В работах Д.А.Лабунцова [23, 24], Г.Н.Кружилина [25], К.Д.Воскресенского Г 26J и др. было показано, что учет конвективных и инерционных членов, переохлаждения конденсата, трения по границе раздела фаз при небольших скоростях пара не приводит к существенному уточнению теории Нуссельта для жидкостей с рс - I и К" 5. Как в последствии показали результаты экспериментов ряда авторов, при малых числах е пленки, примерно до Re «5, расчет по теории Нуссельта дает хорошее совпадение с опытными данными. При больших числах aG опытные точки не совпадают с расчетом. Это расхож-дение хорошо можно учесть поправкой на а-е , предложенной Д.А.Лабунцовым.
Анализ известных экспериментальных данных по конденсации "неподвижного" пара на горизонтальных трубах приведен в работах _27, 28, 29j. Данные авторы показали, что при сопоставлении разных экспериментальных данных в безразмерных координатах имеет место разброс, достигающий + 75%. Этот факт по-видимому можно объяснить ошибками в измерениях, некорректной методикой проведения опытов. Кроме того теория Цуссельта не учитывает влияния силы поверхностного натяжения, которое проявляется как показано в работах [_9, 27, 28J при значениях безразмерного диаметра & -- /i ff" P J/ - Ю ЯРИ значениях интенсификация теплообмена достигает 50%. Из этих работ не совсем ясно, при каких значениях /?е наступает область квазиавтомодельности теплоотдачи относительно числа /{/и при конденсации на трубах малого диаметра, которая при трубах большого диаметра имеет место при 100.
В целом теплообмен при конденсации чистого неподвижного пара на наружной поверхности горизонтальных цилиндров изучен достаточно подробно. При проведении экспериментальных исследований с чистыми рабочими веществами можно использовать эти результаты для проверки методики измерений. В опубликованных работах использовались в основном две методики определения коэффициента теплоотдачи. В первой из них коэффициент теплоотдачи определялся из коэффициента теплопередачи, в котором остальные члены рассчитывались по известным формулам j_74, I8J. В других работах измеряли температуру стенки трубы и коэффициент теплоотдачи рассчитывали по выражению - /л Гі5, 34]. Удельный тепловой поток все авторы определяли по изменению энтальпии охлаждающей жидкости. Следует отметить, что определение коэффициента теплоотдачи через коэффициент теплопередачи дает большую погрешность. Температуру стенки различные авторы также определяли по разному. В одних работах [28, 42] с помощью термопар, зачеканеиных в стенку, в других - термометрами сопротивления, уложенными в винтовых пазах или вдоль образующей трубы [ЗЗ, 1б] , в третьих [43J -измерением электрического сопротивления самой трубы. Последний способ дает существенную ошибку в определении средней температура стенки вследствии большого градиента температуры стенки по периметру трубы.
Впервые задача о теплообмене при конденсации движущегося пара также была рассмотрена Цуееельтом J_7IJ. Трение на границе раздела пар - пленка рассматривалось как "сухое". Коэффициент трения Сх. для конденсации водяного пара на пластине Нуссельт принял постоянным и равным С/ 0,00515 (по экспериментальным данным Эберле). Трение рассчитывалось следующим образом.
Для конденсации водяного пара на горизонтальных трубах Кутателадзе Гі] также предлагал принять Сх постоянной величиной, равной 0,0085, что дало вполне удовлетворительные результаты при сопоставлении рассчитанных значений коэффициента теплоотдачи с некоторыми опытными данными, имеющимися в то время.
В дальнейшем конденсация движущегося пара на пластине и цилиндрах рассматривалась в работах Розенау JJ77J, Фукса, [14 J , Бермана и Туманова {j6J. Постановка задачи в этих работах существенно не отличалась от постановки задачи Нуссельтом. Уравнение движения паровой фазы не рассматривалось, а коэффициент трения Cf брался из опытов по обдуванию потоком газа "сухих" моделей. В общем же случае коэффициент трения на границе раздела фаз зависит как от числа R парового потока, так и от величины поперечного потока вещества. Это видно из рис. I.I [V]. На данном рисунке представлены результаты измерений на плоской пластине. Сопротивление потоку двухмерных тел, таких как трубы конденсаторов, складывается из двух составляющих: поверхностное трение в пограничном слое во фронтальной части цилиндра и перепад давления в результате отрыва пограничного слоя. В случае наличия поперечного потока вещества добавляется и третья составляющая трение за счет поперечного потока вещества. Если пограничный слой до точки отрыва у первого цилиндра в пакете можно проанализировать в приближениях теории пограничного слоя, то за точкой отрыва картина течения слишком сложна для того, чтобы её описать математически. По глубине пакета картина ещё более усложняется из-за воздействия соседних цилиндров. Следовательно, теоретически определить коэффициент трения на границе раздела фаз чрезвычайно сложно.
Описание экспериментального стенда и методика проведения опытов
Дени и Миле и Фуджи решали аналогичную задачу, рассматривая безотрывное обтекание цилиндра потоком пара [І2, 81, 22J. Инерционными членами и переохлаждением конденсата пренебрегали, физические параметры считали постоянными. Напряжение трения, как и в работе \j&\ определяли по выражению
Скорость отсоса являлась функцией угла J . Дени и Миле получили выражение для расчета местной толщины пленки I2J. Практического применения данное решение не нашло ввиду своей громоздкости. Наиболее компактными и удобными для расчета получились выражения в работе [.81 J.
Данное расчетное выражение,также как и (1.27), является результатом численного аппроксимирования, удовлетворяющего двум предельным соотношениям для малого и большого поперечных потоков вещества, впервые отмеченных Цессом. Расчеты по зависимостям %джи и Шекриладзе почти совпадают друг с другом. При скорости пара (J ж 0 выражения (І.ЗІ) и (1.27) приводятся к известному выражению Нуссельта для случая конденсации "неподвижного" пара на горизонтальной трубе. Основные допущения, принятые в работе фуджи, Уехары и Кураты jj3llf это ламинарное безотрывное обтекание цилиндра потоком пара при ламинарном течении пленки жидкости. Эти предпосылки не беспочвенны, их можно обосновать следующими обстоятельствами: во-первых, как показали экспериментальные исследования теплообмена при конденсации на одиночных цилиндрах, реально удается достичь числапб пленки порядка 10 , т.е. турбулентный режим отекания пленки практически на обычных рабочих веществах (вода, фреоны, аммиак и т.д.) не реализуется; во-вторых, точка отрыва парового пограничного слоя, при наличии поперечного потока вещества существенно смещается в сторону кормовой зоны трубы. Этот факт был получен в теоретической работе Феррейры [j37J, а также экспериментально подтвержден работой Морси [88J. Морси моделировал конденсацию равномерным отсосом газа через пористую стенку трубы, имеющую наружный диаметр 89 мм. Данная труба помещалась в шахматный пакет труб такого же диаметра. В опытах при разных скоростях газа и разных величинах поперечного потока вещества измерялись сопротивление трубы потоку и локальные значения трения на поверхности трубы. Трение измеряли специально откалиброванным датчиком перемещения, установленным заподлицо в стенку трубы. Измерения показали, что при величине безразмерной скорости поперечного потока вещества Сл 0,05, точка отрыва смещается до угла и в-третьих, поперечный поток вещества примерно на порядок может увеличить критическое число А перехода ламинарного пограничного слоя в турбулентный 2J. Недостатком решений фуджи и Шекриладзе является то, что в них не даются границы применимости расчетных выражений ни попе , ни по числу /ТЄ пленки.
Позднее А.Николем и Д.Воллисом j_73J, а также В.М.Марушкиным, Г.Т.Школьником и др. ]J34J было отмечено, что "теоретическая ценность работы Фуджи существенно снижается из-за использования квадратичного закона скорости пара в пограничном слое вокруг всего цилиндра, что обусловливает безотрывное обтекание. Такое течение в общем случае не соответствует условиям обтекания цилиндра, где нет подобия профиля скоростей и наблюдается отрыв погранслоя в точке, положение которой определяется интенсивностью поперечного потока ("отсасывания")". Данными авторами были предложены численные решения, исходя из тех же предпосылок, но с учетом точки отрыва парового пограничного слоя. Ниже точки отрыва теплообмен считался по теории Іфсеельта, как для случая неподвижного пара.
Совершенно иначе подошли к решению задачи С.С.Кутателадзе и А.И.Леонтьев j_4J. Приняв турбулентный закон обтекания паром цилиндра, выразили аналогию переноса теплоты и количества движения следующим образом: При этом предполагалось, что пленка течет, увлекаемая паром.
Выводы. В предложенных теоретических решениях для теплообмена при конденсации движущегося пара на горизонтальных трубах было сделано много допущений различного рода. Наиболее существенные из них, на наш взгляд, принятие безотрывного обтекания цилиндра потоком пара и ламинарно-ламинарной модели течения. Кроме этого в решениях никак не учитывалось поверхностное натяжение конденсата, которое оказывает существенное влияние на теплообмен при конденсации на цилиндрах малого диаметра и на устойчивость пленки конденсата, на которую оказывает механическое воздействие поток пара. Для проверки применимости предложенных решений необходимы экспериментальные данные.
Методика проведения скоростной киносъемки и фотографирования процесса конденсации
При скорости пара 20 м/с коэффициент теплоотдачи получился в опытах равным коэффициенту теплоотдачи,рассчитанному по теории Нуссельта для "неподвижного" пара. Максимальное значение отношения /vCc » достигнутое в опытах, равнялось 2,5 при скорости пара (/ =110 м/с.
Кроме описанных выше работ конденсация движущегося водяного пара исследовалась ещё рядом авторов [_77, 83 и дрТ] . Данные исследования имеют кроме указанных выше еще одну существенную особенность. Значения поперечного потока вещества достигались в этих опытах Со s 10 4- 10" . При таких значениях поперечного потока доля "сухого" трения мала и трение в основном определяется "отсосом" парового пограничного слоя. Для того, чтобы изменить закон трения на границе раздела фаз пар-пленка жидкости необходимы опыты с другими рабочими веществами.
В работе [43] было отмечено, что если коэффициент G-f принимать из условий обтекания "сухой" поверхности, то известные из литературы данные по теплообмену при конденсации водяного пара однозначно не обобщаются. Этот факт объясняется влиянием отсоса из пограничного слоя пара на коэффициент трения.
Некоторые авторы при проведении экспериментальных исследований не обращали серьезного внимания на то, как у них изменялся температурный напор по длине труб(,83/. При конденсации движущегося пара несоблюдение граничных условий 7cr " COffSL или 3 = = Const может внести особенно большую погрешность, т.к. в этом случае вместе с температурным напором вдоль трубы может измениться и закон трения на границе раздела фаз. Это в свою очередь обязательно отразится на величине коэффициента теплоотдачи.
На порядок уменьшить величину поперечного потока вещества удалось в опытах с хладоном-21, сделанных И.И.Гогониным, А.Р.Дороховым и В.И.Сосуновым 46, 47, 48j. Применение в качестве рабочего вещества хладона-12 позволяет достичь величины поперечного потока С СУ 10 . В качестве рабочего вещества применяли фреон -ИЗ фуджи, Хонда и др. \jSb\.
Данные авторы провели опыты в широком диапазоне изменения определяющих параметров. Скорость пара изменяли в пределах t/ « 0,2 9 м/с. Диаметр экспериментальных труб был равен 8 мм и 37,1 мм. Опыты проводились при атмосферном давлении (Т" 47 С). Результаты измерений представлены в работе таким образом, что из них невозможно извлечь какие-либо данные для сравнения с измерениями других авторов. В частности, не приводятся сведения о величине температурного напора пар-стенка трубы. То же самое можно сказать и о другой работе [84].
Применение фреонов для исследования теплообмена при пленочной конденсации дает по сравнению с водой ряд существенных преимуществ. Хладоны практически не растворяют в себе воздух и водяные пары. У них гораздо меньшая удельная теплота парообразования, следовательно, требуется меньше энергозатрат на получение того же количества пара. С хладоном обычно работают при больших плотностях пара, что дает при меньших его скоростях ощутимый эффект в и, наконец, при нормальной температуре хладоны 12 находятся под избыточным давлением, что исключает подсос воздуха в установку.
Под руководством И.И.Гогонина в институте теплофизики СО АН СССР был проведен цикл работ по исследованию теплообмена при пленочной конденсации движущихся чистых паров на наружной поверхности горизонтальных труб _9, 20, 43-48J.
В данных работах изучалось влияние на коэффициент теплоотдачи таких параметров, как скорость пара, величина теплового потока и температурного напора, физические свойства жидкости и пара, геометрия канала, диаметр труб, натекание конденсата с вышерасположенных труб. Первоначальные опыты были проведены на экспериментальной установке, изготовленной по принципу, предложенному в работе [l5j.
В одном объеме были установлены парогенератор, экспериментальный участок и конденсатор, создающий направленное движение пара в канале. Установка была помещена в водяную рубашку, что позволяло хорошо термостатировать объем. Температура стенки определялась по измерению электрического сопротивления экспериментальной трубы. Методика проведения опытов была следующая. Проводилась серия опытов при постоянных значениях скорости пара на входе в канал и температуры насыщения и ступенчатом изменении температурного напора за счет изменения температуры охлаждающей воды. Следующая серия опытов проводилась при другом значении скорости пара и т.д. Нагрев охлаждающей воды всегда был на порядок меньше среднего температурного напора по длине трубы.
В качестве рабочего вещества использовался хладон-21. Это позволяло проводить опыты при существенно отличных от опытов с водяным паром значениях величин поперечного потока вещества и коэффициента трения. Исследовался теплообмен на трубе диаметром 17 мм в шахматном пакете при скоростях пара 0.11, 0.22, 0.37 и 0,56 м/с. Результаты опытов обработаны в координатах
Сопоставление с опытами 115, 36J показало, что учет поперечного потока позволяет обобщать данные, полученные на разных рабочих веществах. Конструкция экспериментального стенда, описанного в данной работе, не позволяла получать больших скоростей пара. Поэтому для расширения основных параметров конденсации, таких как массовые скорости пара, температурные напоры, геометрические размеры участка и так далее, был изготовлен замкнутый фреоновый контур с вынужденной циркуляцией фреона. Это позволило увеличить мощность парогенератора в 20 раз. Впервые описание данного контура было приведено в работе [44]. Теплообмен изучали на трубах диаметром 17,6 и 2,5 мм. Тем пературу стенки экспериментального участка определяли по измене нию его сопротивления. Измерение температуры стенки таким образом давало ошибку в определении температурного напора и,следовательно, в определении коэффициента теплоотдачи. Это видно из того, что коэффициент теплоотдачи при конденсации неподвижного пара нахо дится ниже рассчитанного по теории Нуссельта. Результаты измере ний представлены в работе [44] в координатах /icoa-jf // - / В зависимости от диаметра труб при прочих равных условиях резуль таты расслаиваются. Этот факт объясняется тем, что не учтено вли яние комплекса R=ffjA/f f J Z » предложенного.
Результаты экспериментального исследования теплообмена при конденсации движущегося пара
Основу экспериментального стенда представлял фреоновый контур, описанный в работах И.И.Гогонина, А.Р.Дорохова и В.И.Сосуно-ва /20, 44/ . Схема стенда представлена на рис. 2.1.
Рабочее вещество, хладон-12, вертикальным бессальниковым насосом (I) подавалось в испаритель (2) через подогреватель (3). Полученный в испарителе пар поступал в экспериментальный конденсатор (4) и рабочий конденсатор (5). Конденсат из рабочего конденсатора стекал в переохладитель (б), а из переохладителя, через напорную емкость (7) возвращался в насос. Для охлаждения всех узлов контура использовалась техническая вода оборотного водоснабжения. В рабочий и экспериментальный конденсаторы вода подавалась как из напорного бака (8), имеющего переливное устройство, которое позволяло поддерживать постоянным уровень воды в баке, так и непосредственно из сети оборотного водоснабжения. Используемый в установке вертикальный бессальниковый насос 2ХГВ-5Х2К был включен в байпасный контур и установлен на 4 м ниже нулевой отметки. Байпасный контур (9) представлял собой теплообменник типа "труба в трубе", в котором водой из оборотного водоснабжения охлаждался циркулирующий по нему хладон, компенсируя тепло, выделенное в насосе. Для теплоизоляции все узлы контура были покрыты асбестом. Кроме этого с целью компенсации тепловых потерь, испаритель и оба конденсатора имели охранные нагреватели.
Испаритель представляет собой трехсекционную обечайку, внутри которой расположен омический нагреватель из нержавеющих труб, имеющий сопротивление 0,025 Ом. Энергия на нагреватель подается от генератора ГЕШ-550. Испаритель рассчитан на мощность до 200 кВт. В верхней части испарителя установлен брызгоотделитель в виде двух рядов конусов. С целью компенсации тепловых потерь на испарителе имеются три охранных нагревателя, по одному в каждой секции, а днища теплоизолированы асбестом. Токоввод нагревателя электроизолирован от корпуса фторопластом и имеет канал для подачи охлаждающей воды с целью предохранить фторопластовую изоляцию от перегрева. Во всех частях испарителя вмонтированы стеклянные окна для контроля за уровнем рабочего вещества, с этой же целью установлен стеклянный уровнемер. В процессе работы уровень жидкого хладона поддерживался на несколько сантиметров выше верхней части нагревателя. Кроме этого, в верхней части нагревателя установлены три хромель-копелевые термопары, для контроля за его температурой. Сигнал от термопар выведен на показывающий милливольтметр MPI-02. Имеется система защиты. В случае, если температура стенки нагревателя станет больше установленной на задатчике, нагрузка с генератора снимается и нагреватель обесточивается. Эта система служит для того, чтобы избежать термического разложения хладона. Для контроля за давлением в испарителе был установлен манометр с верхним пределом 60 кг/см3 кл. 0,5. Рабочий конденсатор представляет из себя кожухотрубный теплообменник, 1200 мм длиной, в котором установлены 44 U -образные нержавеющие трубы диаметром 18x1,5 мм. Как и испаритель, рабочий конденсатор имеет стеклянные окна, охранный нагреватель и манометр. При температуре насыщения в контуре Т « 70С конденсатор позволяет снимать нагрузку, равную выделенной парогенератором, до 150 кВт. Экспериментальный конденсатор выполнен из цилиндрической обечайки диаметром 400 мм с плоскими днищами. На рис.2.2 представлен общий вид экспериментального конденсатора. Из рисунка видно, что в стенки конденсатора вмонтированы пять окон диаметром 90 и 120 мм для освещения экспериментального участка и проведения фотографирования, киносъемки и визуальных наблюдений. Для вывода термопарных проводов в стенке имеются четыре фланца и два штуцера для подключения датчика давления и манометра. В термокарман, вмонтированный в стенку, установлен контактный термометр, который, управляя работой охранного нагревателя, поддерживал температуру стенки конденсатора на уровне заданной величины, близкой к температуре насыщения. Пар подается в экспериментальный конденсатор сверху вниз. Для проведе ния экспериментов по теплообмену в движущемся паре были ИЗГ0Т0ВЛЄ ны специальные каналы, схема и размеры которых изображены на рис. 2.3. Над каналом обязательно устанавливалась распределительная решетка, для выравнивания потока пара по всему сечению канала. Все каналы имели плавный вход. Стенки каналов были гладкие. Пар подавался в канал сверху вниз. Труба помещалась в канале так, что бы были выдержаны участки стабилизации до и после экспериментального участка, минимальный размер которых был равен 10 В. Стеклянные окна устанавливались заподлицо с внутренними стенками канала. Размеры окон 120x200 мм позволяли освещать участок., как проходящим, так и отраженным светом. По периметру в верхней части канал тщательно уплотнялся относительно стенок экспериментального конденсатора. Это позволило исключить перетоки пара мимо канала.
Днища экспериментального конденсатора имели сальниковые отверстия, через которые трубы выводились из конденсатора. Участки труб, оказавшиеся внутри конденсатора, но за пределами канала, тщательно теплоизолировались фторопластовыми втулками как внутри, так и снаружи. В днище конденсатора был вмонтирован термокарман для измерения температуры пара.
Из рабочего конденсатора жидкий хладон поступал в переохладитель, который представляет собой змеевиковый кожухотрубный теплообменник. Внутри труб протекало рабочее вещество, а в межтрубном пространстве охлаждающая вода. В переохладителе хладон охлаждался на несколько градусов ниже температуры насыщения. Это делалось с целью предотвращения вскипания хладоагента в насосе. Отработанная вода из конденсаторов собиралась в мерном баке емкостью 0,2 м3. Мерный бак был оснащен двумя емкостными датчиками уровня в комплекте с сигнализатором уровня ЭСУ-2М. Бак служил для определения суммарного расхода охлаждающей воды. Когда уровень воды достигал нижнего датчика, включался электронный секундомер. При достижении уровня верхнего датчика секундомер выключался и одновременно включался водяной насос, который полностью опорожнял бак, подавая воду в сливную сеть оборотного водоснабжения. Измерения расхода воды были необходимы для контрольного определения скорости пара из теплового баланса фреонового контура.
