Содержание к диссертации
Введение
1. Математическое описание исследуемых процессов . 12
2. Современное состояние вопроса 19
2.1 .Гидродинамика и теплообмен при течении жидкометаллических теплоносителей в трубах
2.2. Гидродинамика и теплообмен жидких металлов при течении в трубе в продольном магнитном поле 26
2.3. Гидродинамика и теплообмен жидких металлов при течении в трубе в поперечном магнитном поле 32
2.4. Совместное влияние свободной конвекции и магнитного поля на теплоотдачу при течении жидкого металла в горизонтальной трубе . 39
2.5. О влиянии неоднородности магнитного поля на гидродинамику и теплообмен жидких металлов 46
Общие выводы к главе 2 48
3. Методы и техника экспериментальных исследований 50
3.1. Постановка задачи 50
3.2. Экспериментальный стенд 51
3.3. Рабочий участок 51
3.4. Измерительный зонд 54
3.5. Автоматизированная система научных исследований .. 56
3.6. Методика измерений 58
4. Результаты экспериментов 65
4.1. Теплоотдача в отсутствие магнитного поля 65
4.2. Оценка границы начала влияния свободной конвекции на теплообмен ЖМ в горизонтальной трубе 69
4.3. Теплоотдача в поперечном магнитном поле 70
Заключение 86
Список литературы 88
- Гидродинамика и теплообмен жидких металлов при течении в трубе в продольном магнитном поле
- Совместное влияние свободной конвекции и магнитного поля на теплоотдачу при течении жидкого металла в горизонтальной трубе
- Автоматизированная система научных исследований
- Оценка границы начала влияния свободной конвекции на теплообмен ЖМ в горизонтальной трубе
Введение к работе
Термоядерное направление в развитии энергетики в мире по-прежнему остается одним из актуальных. Станции, основанные на использовании энергии термоядерного синтеза, наряду с атомными станциями, по-видимому, придут на смену тепловым станциям, работающим на традиционном топливе - угле и газе.
В термоядерных реакторах (ТЯР) типа токамак плазма удерживается сильным магнитным полем с индукцией до 8-10 Т, создаваемым сверхпроводящей магнитной системой /1,2/. По этой причине бланкет и дивертор ТЯР также находятся в сильном магнитном поле. Тепловая нагрузка в бланкете может достигать 1 МВт/м , а на мишенях дивертора - 30 МВт/м , поэтому организация эффективного теплоотвода является весьма сложной проблемой. Дефицит пространства в ТЯР требует выбора эффективного теплоносителя. Довольно привлекательными в этом отношении являются жидкие металлы /3/.
Жидкие металлы (ЖМ) имеют целый ряд преимуществ: высокая теплопроводность, высокая температура кипения, радиационная стойкость, хорошая совместимость с конструкционными материалами. Жидкометаллические среды не требуют высоких давлений, как в случае использования воды, что упрощает требования к конструкции теплообменников, снижает расход и стоимость материала.
Несмотря на различные концептуальные подходы к созданию ТЯР токамак, все разработчики сходятся на том, что ЖМ будут использоваться в качестве теплоносителей и рабочих сред.
Среди многообразия существующих проектов бланкетов и диверторов с жидкометаллическим охлаждением, пока ни одному не отдано предпочтение. Поэтому нет возможности привязать экспериментальные исследования к какому-либо конкретному проекту.
В создавшейся ситуации на кафедре Инженерной теплофизики МЭИ принята программа комплексных исследований МГД-тешюобмена в различных конфигурациях течения. Отметим, что характеристики воздействия магнитного поля (МП) на течение и теплообмен электропроводной жидкости зависят от многих существенных факторов. Среди них /2/: взаимная ориентация векторов скорости потока, индукции МП и силы тяжести, форма и геометрические размеры канала, условия обогрева, режим течения жидкости, электропроводность стенки, условия на входе потока в МП и на выходе из него, неизотермичность течения и др. Предыдущие исследования показывают, что все случаи существенно отличаются друг от друга. Рекомендации, полученные для одной конфигурации, не могут быть перенесены на другие. Поэтому конечной целью всех этих исследований является построение базы опытных данных и расчетных рекомендаций для проектировщиков.
На определенных этапах работа финансировалась генеральным заказчиком - ИАЭ им. И.В. Курчатова, а также непосредственно из дирекции ИТЕР, а в последние годы - грантами Миннауки, РФФИ, Минобразования и по федеральной программе «Интеграция».
Данная диссертационная работа представляет собой очередной этап этих исследований. Предыдущие исследования в поперечном МП (для горизонтальной трубы) показали /4/, что МП существенно воздействует на профили осредненных температур, подавляет свободную конвекцию, а средние по периметру сечения трубы коэффициенты теплоотдачи за счет эффекта подавления турбулентности стремятся с ростом числа Гартмана к значению Nu~7. Однако эти исследования проводились лишь в одном сечении трубы, достаточно удаленном от начала обогрева и не дают нам четкого представления о развитии и взаимодействии вышеперечисленных эффектов по длине трубы. Кроме того, большой интерес представляют участки с неоднородным распределением МП. Поэтому в настоящей работе
8 ставится задача о проведения исследований теплообмена ЖМ в поперечном МП по длине горизонтальной обогреваемой трубы.
Диссертация общим объемом 100 страниц состоит из введения, четырех глав и заключения, содержащего основные выводы по работе. Список цитируемых источников составляет 102 наименования.
Во введении обосновывается актуальность темы диссертации.
В первой главе приводится математическое описание исследуемых процессов.
Вторая глава посвящена современному состоянию вопроса о гидродинамике и теплообмене металлических и неметаллических жидкостей при течении в трубах, влиянию свободной конвекции и МП на теплоотдачу и гидравлическое сопротивление ЖМ.
В третьей главе приводится постановка задачи, описание экспериментального МГД-стенда, методики измерений, системы автоматизации эксперимента, и оценки погрешностей экспериментальных данных.
Четвертая глава посвящена обсуждению результатов экспериментального исследования температурных полей и теплоотдачи по всей зоне обогрева при течении ЖМ в горизонтальной трубе в поперечном МП. Отмечены общие закономерности воздействия поперечного МП и свободной конвекции на течение и теплообмен жидкого металла в горизонтальной трубе. Предложены расчетные рекомендации.
Заключение содержит основные выводы по работе.
Цель работы
Целью работы являются комплексные экспериментальные исследования полей осредненной температуры и коэффициентов теплоотдачи по длине горизонтальной трубы при постоянной плотности теплового потока на стенке
9 в поперечном МП. Анализ и обобщение полученных результатов, вывод расчетных зависимостей. Научная новизна
Впервые выполнены измерения трехмерных полей осредненной температуры, получены распределения коэффициентов теплоотдачи по длине и по периметру сечения трубы при течении ЖМ в горизонтальной трубе в поперечном МП при постоянной плотности теплового потока на стенке. Предложены расчетные рекомендации для определения границы влияния свободной термогравитационной конвекции (ТГК) на вынужденное течение жидких металлов и формула для расчета теплоотдачи жидких металлов при течении в сильном поперечном МП.
Практическая ценность
Разработанная методика измерений в турбулентном потоке ЖМ может быть использована в различных областях науки и техники. Получены новые данные о теплоотдаче, которые могут быть использованы при проектировании энергетических установок с жидкометаллическими теплоносителями, в частности, при разработках бланкета и дивертора ТЯР типа токамак. Внедрение в учебный процесс: жидкометаллический МГД-стенд, на котором проводились экспериментальные исследования, включен в состав распределенной учебной лаборатории теплообмена в режиме удаленного компьютерного доступа.
На защиту выносятся: результаты экспериментальных исследований развития по длине полей осредненной температуры, распределения коэффициентов теплоотдачи в горизонтальной трубе в поперечном магнитном поле в условиях однородного обогрева; * рекомендации по расчету границы начала влияния ТГК на вынужденное течение жидкого металла в горизонтальной трубе. рекомендации по расчету средних коэффициентов теплоотдачи в сильном поперечном магнитном поле.
Апробация работы.
Результаты работы докладывались: на Пятой международной конференции по МГД - «Памир», Франция,
2002 г.; на Международной конференции «Информационные средства и технологии», Москва, 2002г. на Третьей Российской национальной конференции по теплообмену,
Москва, 2002 г. на Российской межотраслевой конференции «Тепломассоперенос и свойства жидких металлов», Обнинск, 2003 г. На Международной научно-практической конференции «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab View и технологии National Instruments», Москва, 2003 г. на конференции «Современные проблемы тепловой конвекции», Пермь,
2003 г. на I Курчатовской молодежной научной школе, Москва 2003 г. на V Минском международном форуме по тепломассообмену, Минск,
2004 г.
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 9 статей [94-102].
Автор выражает глубокую признательность д.т.н В.Г. Свиридову, осуществлявшему научное руководство этой работой и предоставившему автору все условия для плодотворной научной деятельности; д.т.н Л.Г. Генину, который начал исследования по магнитной гидродинамике на кафедре ИТФ МЭИ, создал экспериментальную установку и много лет руководил научной группой, к.т.н. Ивочкину Ю.П., к.т.н. Разуванову Н.Г., и непосредственным предшественникам данной работы к.т.н. Свиридову Е.В. и к.т.н. Ивановой О.Н., оказавшим неоценимую помощь в проведении эксперимента и в обсуждении результатов работы. Автор благодарит студентов и аспирантов, принимавших участие в проведении экспериментов. Следует отметить, что работа выполнена при финансовой поддержке Миннауки РФ и Минобразования РФ в рамках федеральной программы «Интеграция», а также при финансовой и технической поддержке научно -производственной фирмы АОЗТ ЦАТИ.
Гидродинамика и теплообмен жидких металлов при течении в трубе в продольном магнитном поле
Влияние продольного магнитного поля на характеристики течения электропроводных сред в трубах исследовалось авторами многочисленных работ /8, 30-40 и др. /. Наиболее подробно исследованы вопросы воздействия продольного магнитного поля на коэффициенты гидравлического сопротивления. Однако в отдельных работах проведены исследования профилей скорости /36/, пульсаций скорости /38,39/, получены данные о коэффициентах турбулентного переноса импульса /38, 39/. Детальный анализ и обобщение этих работ проведены в монографии /6/, что позволяет ограничиться достаточно краткими выводами.
Продольное магнитное поле не влияет на развитое ламинарное течение, что объясняется параллельностью векторов скорости потока и и индукции магнитного поля В. Профиль скорости, коэффициенты гидравлического сопротивления и теплоотдачи рассчитываются по соответствующим формулам для ламинарных течений в каналах. Вследствие параллельности векторов и я В непосредственное влияние МП на осредненное движение не проявляется. Однако МП взаимодействует с пульсационным движением. При этом продольное поле непосредственно воздействует только на поперечные пульсации скорости н и и\, «подавляя» их. На продольные пульсации скорости и\ поле воздействует опосредованно, через механизм обмена энергией между пульсациями скорости за счет пульсаций давления. В результате продольные пульсации также подавляются полем, хотя и слабее, чем поперечные, так что увеличивается анизотропия распределения энергии между ними. Пространственные корреляции и масштабы пульсаций существенно возрастают вдоль поля, а в поперечных направлениях меняются слабо. МП «подавляет» пульсации скорости, переносимые потоком из области вне поля и препятствует появлению новых, то есть при увеличении числа На наблюдается затягивание ламинарного режима течения: критическое число Рейнольдса при наличии поля возрастает и согласно /8/ вычисляется по соотношению Здесь Re 0 = 2250 - критическое число Рейнольдса при отсутствии МП. Для грубых оценок при больших числах На используют более простую формулу: МП, подавляя турбулентный перенос, снижает коэффициенты сопротивления. При любом числе Re с помощью достаточно сильного магнитного поля можно полностью подавить турбулентный перенос. При этом течение в трубе становится ламинарным, а коэффициенты сопротивления описываются формулой Пуазейля (2.1). Рассматривая задачу о влиянии продольного магнитного поля на гидродинамику теплообмен, удобно пользоваться качественной схемой, предложенной Л.Г. Гениным /6/, (рис. 2.4). Согласно этой схеме всю область течения можно условно разделить на три характерных участка. На первом из них происходит полное или частичное подавление турбулентного переноса магнитным полем. Подавление происходит интенсивно, поэтому первый участок сравнительно короткий, профиль скорости в его пределах еще не успевает перестроиться. На втором участке профиль скорости перестраивается в соответствии с новым уровнем турбулентного переноса количества движения. Первый и второй участки составляют так называемый начальный МГД-у часток. Третий соответствует стабилизированному течению в магнитном поле. Если турбулентность подавлена лишь частично (Re ReKPjHa) - это турбулентное стабилизированное течение с новым уровнем турбулентных пульсаций. Если турбулентность подавлена полностью (Re ReKPjHa) -ламинарное течение с параболическим профилем скорости. Для оценки длины начального МГД-участка рекомендована формула /6/: Теплоотдача в трубе в продольном магнитном поле Продольное МП не оказывает влияния на развитое ламинарное течение в трубе. Поэтому стабилизированный коэффициент теплоотдачи при ламинарном течении независимо от величины индукции поля постоянен и равен Nu = 4.36. Первые работы по исследованию влияния продольного магнитного поля на теплоотдачу при турбулентном течении жидкого металла в трубе выполнены в середине 1960-х годов в МАИ /41,42/. С тех пор различными авторами проводились подробные экспериментальные и расчетно-теоретические исследования этой проблемы /43-58/. Результаты обобщены в работах /2,3,6,17/. Особого внимания заслуживает работа Б.Н.Баушева, Е.Ю.Красильникова, В.Г.Лущика и И.Г.Паневина /43/, результаты которой хорошо согласуются с выводами работ, проводившихся немного ранее в МЭИ под руководством Л.Г.Генина /44, 45/ - рис 2.5. Магнитное поле подавляет турбулентный перенос и снижает коэффициенты теплоотдачи. Хорошо видно (рис. 2.5,а), что при На=550 и Ре=200 (Re 104) теплоотдача снижается до уровня, соответствующего значению при ламинарном течении (Nu,=4.36).
Совместное влияние свободной конвекции и магнитного поля на теплоотдачу при течении жидкого металла в горизонтальной трубе
Как видно из рис.2.10, при увеличении индукции поперечного МП коэффициенты теплоотдачи снижаются, что вполне правдоподобно. Однако обращает на себя внимание то обстоятельство, что при На=0 числа Нуссельта ложатся значительно ниже зависимости Лайона (2.6).
В работе /78/, выполненной в ЦКТИ им. И.И.Ползунова, проведены экспериментальные исследования теплоотдачи ЖМ (натрия) в трубе при наложении поперечного МП. Рабочий участок представлял собой медную трубу внутренним диаметром 14 мм, длиной 2200 мм. Участок трубы в поперечном МП составлял l/d=44. Число Рейнольдса в эксперименте Re ; 6 105, число Пекле Ре 4200, число Гартмана На 1800. Отметим, что температура стенки измерялась термопарами, заложенными в канавках, профрезерованных со стороны наружной поверхности трубы. Авторы отмечают, что при таком способе определения температуры стенки термическое контактное сопротивление оказывает влияние на результат измерений теплоотдачи, поэтому полученные результаты носят, прежде всего, качественный характер. В частности, отмечено, что при малых значениях Ре происходит некоторое увеличение теплоотдачи благодаря эффекту Гартмана, а при относительно больших Ре, наоборот, наложение поперечного МП приводит к снижению теплоотдачи из-за подавления турбулентности магнитным полем.
Работы /79,80/ проводились совместно специалистами ЦКТИ им. И.И.Ползунова и Московского энергетического института. Изучалось влияние поперечного МП на теплообмен в нисходящем потоке сплава свинец-висмут в круглой трубе на экспериментальном стенде ЦКТИ. При этом использовались разработанные в МЭИ методики зондовых измерений профилей температуры в потоке, аналогичные /48, 50/, что позволяло, в частности, определять температуру стенки экстраполяцией температурного профиля из потока и тем самым избежать влияния термического контактного сопротивления на результаты измерений. При отсутствии МП опытные данные согласуются с формулой (2.6). Опыты в МП, к сожалению, носили предварительный характер и не были проведены в полном объеме.
В работе /28/ проводились исследования влияния свободной конвекции на температурные поля и теплоотдачу в продольном магнитном поле. Эксперименты проводились в диапазоне режимных параметров: по числам Реинольдса Re = 5000- -50000, по числам Рэлея Ra 3,5 405, по числам Гартмана На - 0+450. Было обнаружено нарушение осевой симметрия температуры в потоке жидкого металла (рис. 2.11): профили в вертикальной осевой плоскости становятся не симметричными, профили в горизонтальной осевой плоскости принимают характерную М-образную форму. Распределение температуры на стенке трубы становиться существенно неоднородным по периметру сечения. Такой характер измеряемых величин объяснялся существованием в потоке вторичных течений в виде двух симметричных вихрей с осями, параллельными оси трубы.
Средние по периметру коэффициенты теплоотдачи мало меняются с ростом числа На. Наличие магнитного поля не ослабляет вторичных течений, а наоборот стабилизирует их. Для экспериментальных значений безразмерных разностей температур стенки дли верхней 6сверх и нижней Э образующих были подобраны следующие эмпирические зависимости:
В работах /26/ были проведены исследования совместного влияния продольного МП и ТГК на развитие теплообмена по длине обогреваемой части трубы. На рис. 2.12 показаны распределения безразмерной температуры стенки 0С на верхней и нижней образующей трубы рабочего участка. Здесь обнаруживаются три характерных участка. На первом участке влияние ТГК не ощущается и температуры стенки на верхней и нижней образующих, совпадая, монотонно растут. На втором ТГК начинает играть существенную роль, и значения температур на верхней и нижней образующих начинают расходиться. При этом температура в нижних точках трубы снижается, а в верхних повышается. Далее (на третьем участке) локальные значения 0С не меняются, достигая стабилизации. Отметим, что безразмерная температура стенки мало зависит от величины обогрева.
Интересная особенность наблюдается в случае неоднородного (одностороннего) обогрева. Как видно на рис. 2.13, изменение по длине локальных коэффициентов теплоотдачи в данном случае немонотонно. Такое поведение опытных данных авторы объясняют особенностью развития одновихревой структуры свободной конвекции. При этом наличие продольного МП не уменьшает эффектов, связанных с влиянием свободной конвекции и не снижает теплоотдачу.
Автоматизированная система научных исследований
Рабочий участок представляет собой круглую трубу из нержавеющей стали длиной 2 м, внутренним диаметром 19 мм и толщиной стенки 0,5 мм, которая заканчивается камерой смешения с выходным патрубком. Внутренняя поверхность трубы полировалась чугунными притирами. Из общей длины рабочего участка (102 калибра) входные 60 калибров - участок гидродинамической стабилизации и 42 калибра - экспериментальный обогреваемый участок.. На длине последнего смонтирован ленточный двухсекционный нагреватель косвенного обогрева. Питание каждой из секций осуществляется переменным током через автотрансформатор. Каждая из двух секций нагревателя предназначена для независимого обогрева одной из сторон трубы, правой и левой. Схема укладки нагревателя показана на рис. 3.3.
Нагревательная секция представляет собой нихромовую ленту 3, предварительно отожженную, сечением 0,2x6 мм2. Лента продета в кварцевый чулок. Нихромовая лента в чулке уложена вдоль трубы в четыре линии на подложку из кварцевой ткани 2. Подложка и кварцевый чулок пропитывались термостойким лаком КО-08. Такая конструкция нагревателя обеспечивает тепловой поток, близкий к однородному на каждой стороне трубы.
Температура ртути до входа в зону обогрева и на выходе из камеры смешения рабочего участка измеряются четырьмя накладными хромель-копелевыми термопарами.
Поверх нагревателя в четырех сечениях установлены тепломеры для учета тепловых потерь. Тепломер представляет собой дифференциальную многоспайную хромель-копелевую термопару, смонтированную на ленте из кварцевой ткани. Десять спаев термопары находятся на одной и десять на другой стороне ленты. Спаи равномерно располагаются по окружности сечения трубы. Это позволяет определять осредненные по окружности потери тепла во внешнее пространство по перепаду температур на толщине кварцевой ткани. После установки на рабочем участке тепломеры тарировались. Тарировка проводилась следующим образом: труба рабочего участка заполнялась материалом с низкой теплопроводностью, на нагреватель подавалась электрическая мощность до 8% от максимальной расчетной мощности. В ходе тарировок определялись зависимости напряжения Е для каждой дифференциальной термопары от выделяемой тепловой мощности Q. В соответствии с этим строилась аппроксимационная функция qamix/d), определяющая среднюю в данном сечении с координатой x/d плотность теплового потока потерь.
Электромагнит, охлаждаемый водой, создает однородное поперечное магнитное поле в зазоре между полюсами на расстоянии около 27 калибров. Магнит питается от генератора постоянного тока мощностью 90 кВт. Обмотка магнита охлаждается водой из пожарной линии. Полюса магнита имеют размеры 200 мм по вертикали и 600 мм по горизонтали. На рис. 3.4. приведена характерная эпюра магнитного поля в зазоре между полюсами магнита.
Для проведения трехмерных измерений локальных характеристик температурного поля в потоке жидкого металла используется зонд типа «гребенка» (рис. 3.5.). Он состоит из семи медь - константановых термопар с оголенными спаями диаметром 0.25 мм, расположенных радиально: первая термопара находится на оси трубы, а последняя прижимается к стенке. Зонд оснащен координатным механизмом, обеспечивающим его перемещение по длине зоны обогрева и поворот вокруг продольной оси. При этом центрирующее устройство обеспечивает сохранение радиальных координат термопар с точностью ±0.1 мм. Координаты спаев определялись предварительной оптической тарировкой с помощью катетометра. Центральная термопара находилась на оси трубы, а две крайних прижимались к стенке.
При изготовлении зонда учитывался ряд особенностей, с которыми сталкиваются при измерениях в потоке жидких металлов /6/. Зонд обладает достаточной прочностью и жесткостью, чтобы противостоять действию архимедовых сил и динамическому напору набегающего потока ртути. Для подавления помех, возникающих в измерительной цепи термопар, применяют трехпроводную схему измерения ill.
Важным достоинством зондового способа измерений является возможность избежать погрешности в определении коэффициентов теплоотдачи, вносимой так называемым контактным сопротивлением /6/. Контактное сопротивление, представляющее собой дополнительное термическое сопротивление переносу тепла между стенкой и жидким металлом, обязано своим происхождением наличию окислов в металле. При течении чистых металлов контактное сопротивление отсутствует.
Оценка границы начала влияния свободной конвекции на теплообмен ЖМ в горизонтальной трубе
В отсутствие МП существование четырехвихревой структуры наблюдалось в работе Петухова, Полякова /19/. Этот эффект авторы объясняли сильным воздействием ТГК на пристенную турбулентность, при этом вблизи верхней образующей трубы турбулентный перенос уменьшался, а вблизи нижней увеличивался.При определенных условиях (Grq/Grnp 30) сильная тангенциальная неоднородность в распределении характеристик турбулентности в верхней половине канала и являлась, по мнению авторов, причиной перехода от двухвихревой к четырехвихревой структуре вторичных токов. Парный вихрь трансформируется в систему вихрей, каждый из которых охватывает один из квадрантов поперечного сечения, сохраняя симметрию полей температуры относительно вертикальной диаметральной плоскости.
Гипотеза о переходе к четырехвихревой структуре ТГК в сильном поперечном МП, вообще говоря, противоречит существующим представлениям о воздействии МП на вихревые структуры. Принято считать, что сильное магнитное поле либо подавляет вихревые образования, либо стремится развернуть оси вращения вихрей параллельно вектору индукции МП (в зависимости от геометрии МГД-течения). С этой точки зрения существование в потоке развитой четырехвихревой структуры (рис.4.236) выглядит странно и требует проверки (например, путем измерения полей скорости). При распространении опытов на область больших чисел Re=105 обнаружен эффект, не наблюдавшийся ранее: в поперечном МП при некотором соотношении режимных параметров ТГК может усиливаться (рис. 4.24-4.28) - разность между температурами на верхней и нижней образующих при увеличении На возрастает. Причина этого, по-видимому, следующая: с ростом На благодаря ламиниризации течения и снижению турбулентного переноса сильно возрастает перепад температур (ТС ТЖ), что приводит к развитию ТГК, несмотря на «сдерживающую» роль поперечного МП.
В ходе диссертационной работы были проведены лабораторные исследования теплообмена по всей длине обогреваемого участка при течении жидкого металла в горизонтальной трубе в поперечном магнитном поле. Выполнены измерения полей осредненной температуры, распределения локальных и средних коэффициентов теплоотдачи. При этом получены следующие научные и практические результаты: 1. Впервые проведены исследования теплоотдачи по длине обогреваемой горизонтальной трубы при течении ЖМ в поперечном МП в условиях существенного влияния ТГК. Выполнены измерения трехмерных полей осредненной температуры в случае однородного обогрева в широком диапазоне чисел Рейнольдса, Гартмана и Грасгофа. 2. В опытах без магнитного поля впервые получены количественные данные о процессе тепловой стабилизации при течении ЖМ, длинах начального термического участка для осредненных коэффициентов теплоотдачи и локальных температур. Впервые обнаружена граница начала влияния ТГК на течение ЖМ в горизонтальной трубе. Показано, что для жидких металлов справедливы критериальные соотношения, полученные для неметаллических сред. 3. Впервые подробными измерениями по длине обогреваемого участка исследован процесс подавления поперечным МП турбулентного переноса тепла и ТГК. При этом средние коэффициенты теплоотдачи снижаются. Однако даже при больших числах На и Re влияние ТГК существенно. Локальные коэффициенты теплоотдачи сильно отличаются от средних, с образованием зон ухудшенной и улучшенной теплоотдачи. Впервые обнаружено, что при определенном соотношении чисел Gr,Re и На влияние ТГК при наличии поперечного МП проявляется сильнее, чем в отсутствие поля. 4. Впервые обнаружено, что в исследуемом диапазоне режимных параметров поперечное МП не оказывает существенного влияния на процесс тепловой стабилизации и длину начального термического участка. 5. При больших числах Грасгофа в экспериментах обнаружен ранее неизвестный эффект: при увеличении числа На наблюдается изменение профилей температуры - минимум температуры потока смещается вверх относительно оси трубы. Характер распределения локальной безразмерной температуры стенки существенно меняется, что позволяет сделать предположение о переходе двухвихревой структуры свободно-конвективных течений к четырехвихревой. 6. Полученные данные о средних по периметру трубы коэффициентах теплоотдачи для случая На 300 аппроксимированы эмпирической зависимостью.
