Введение к работе
Актуальность проблемы
Потребности в развитии новой техники и энергетики накладывают определенную специфику на условия теплообмена Так для приемников энергии термоядерных реакторов (ТЯР) характерен односторонний обогрев и огромные плотности мощности, существенно превышающие 10 МВт/м2 Интенсификация теплообмена в эт их условиях достигается закруткой потока недогретого теплоносителя Цикл экспериментальных работ, проведенных в последние два десятилетия по данной тематике, существенно обогатил зияния гидродинамики и теплообмена^ как r условиях однофазной конвекции, так и пои кипении теплоносителя Полученные экспериментальные данные по критическим тепловым нагрузкам при кипении в недогретом закрученном потоке при одностороннем нагреве worjT более чем вдвое превышать значения, характерные для условий равномерного нагрева при идентичных параметрах потока Удовлетворительного объяснения этому, основанного на исчерпывающем понимании происходящих фіиііческих процессов и позволяющего выработать надежные рекомендации для расчетов, пока нет Существенное влияние закрутки потока, основанное иа включении новых механизмов теплообмена, проявляется даже в однофазной конвекции Детальное изучение особенностей теплообмена, условий возникновения и развития кризисных явлений позволит создать надежные методы расчета теплообмена и критических тепловых нагрузок
Другое направление современных исследований связано с миниатюризацией тепловыделяющих элементов и, следовательно, с созданием теп-лообменных устройств малых и сверхмалых размеров В этом связи, в последнее время исследователи активно изучают вопросы гидродинамики и теплообмена в каналах малого диаметра Особенно много внимания уделяется условиям неравномерного нагрева
Несмотря на интенсивность, с которой эти проблема изучаются мировым сообществом, она остается чрезвычайно актуальной при создании
современных высокоэффективных и предельно компактных теплообмен-ных устройств
Цель работы
Исследование особенностей влияния гидродинамики в изотермических условиях и при одностороннем интенсивном кагреве недогретого закрученного потока теплоносителя
Получение банка экспериментальных данных о теплообмене в условиях однофазной конвекции, кипения теплоносителя, а также смене режимов кипения Определение критических тепловых нагрузок
Модификация рясчетных соотношений дня конвективного теплообмена и теплообмена при кипении Проведение сравнения полученных результатов с литературными данными
Научная новизна работы
Модифицированы методики экспериментального определения температуры стенки и плотности теплового потока на внешней и внутренней (обтекаемой теплоносителем) поверхности обогреваемой мишени и установлены границы их применимости
Получен массив экспериментальных данных о теплообмене при одностороннем наїреве недогретого потока воды в канале с гидравлическим диаметром d,-4 и 2,2 мм в диапазоне режимных параметров давление р-0,7 и 1,0 МПа, массовые скорости ріс = 1000 - 9500 кг/(\і2 с), коэффициенты закрутки потока к - 0,37, 0.19, 0 (без ленты) Всего по однофазной конвекции и кипению получено _>10 экспериментальных точек На основании сравнения экспериментальных данных с известными расчетными соотношениями разработаны рекомендации по расчету конвективного режима теплообмена, а также режима кипения при одностороннем нагреве
Получен массив значений критических тепловых потоков qm при 4 = 4и 2,2 мм, ріс = і 000 — 9500 кп(м: с), р = 0,7 и 1,0 МПа х,„ = -(0,18 — 0,31) Подобные данные для закрученного потока в условиях одностороннего обогрева поаучечы впервые Представлены рекомендации по расчету критических тепловых потоков для указанных условий
Практическая ценность и апробация работы
Полученный банк экспериментальных данных по гидродинамике, теплообмену и критическим тепловым нагрузкам, а также расчетные соотношения могут быть использованы при проектировании и разработке ми-ниатюрных высокоэффективных теплообменных устройств, работающих в условиях одностороннего обогрева
Основные положения и результаты диссертационной работы изложены и обсуждены на второй Российской конференции «Тепломассообмен и гидродинамика в закрученных потоках», в Москве, 15-17 марта 2005 г, иа 16 шь"оче-се^лиьапе ^о^одь'^ vuenuv " специалистов под іководством академика РАН А И Леонтьева в Санкт-Петербурге 21-25 мая 2007 г, на 13, 12, 11, 10 международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, этастротехника и энергетика» в Москве 1-2 марта 2007 г , 1-2 марта 2006 г, 1-2 марта 2005 г , 2-3 марта 2004 г, на 5, 4, 3 Курчатовсніх молодежных научных школах в Москве 19-21 ноября 2007 г , 20-22 ноября 2006 г , 14-16 ноября 2005 г на международной молодежной научной конференции «XXXII! Гагаринские чтениям в Москве 3-7 апреля 2007 г
Достоверность по1\чечиых результатов подтверждается
веспроиіводимостью экспериментальных данных при идентичных режимных параметрах, как для конвективного теплообмена, так и для кипения,
согласованностью полученных экспериментальных данных с ранее полученными и с подобными опытными данными и расчетными соотношениями, имеющимися в литературе для сходных диапазонов режимных параметров
Автор защищает
банк экспериментальных данных о теплообмене в условиях конвективного теплообмена, а также в режиме кипения недогретого закрученного потока теплоносителя при одностороннем нагреве,
экспериментальные данные о критических тепловых потоках для закрученного потока при одностороннем обогреве в канале с гидравлическим
6 диаметром 4 и 2,2 мм,
— полученные на основании обобщения экспериментальных дачных модифицированные расчетные соотношения для теплоотдачи в режимах конвективного теплообмена и кипения при одностороннем нагреве в закрученном потоке жидкости
Публикации
Основное содержание диссертационной работы изложено в 11 публикациях
Структура и объем работы
Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения (основные результаты и выводы), списка использованной литературы из 67 наименований, 1 приложения Работа изложена на 170 страницах компьютерного текста, ачлюстрируется 84 рисунками, 7 таблицами, I приложением
Похожие диссертации на Теплообмен при кипении в условиях вынужденного течения закрученного потока в каналах малого диаметра
