ТЕПЛОПЕРЕДАЧА ПРИ НЕДОГРЕТОМ КИПЕНИИ В ТРУБАХ (ОБЗОР)

image_print
Журнал Проблемы машиностроения
Издатель Институт проблем машиностроения им. А.Н. Подгорного Национальной академии наук Украины
ISSN 0131-2928 (Print), 2411-0779 (Online)
Выпуск Том 22, № 1, 2019 (Март)
Страницы 9–16

 

Авторы

П. Г. Гакал, Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «ХАИ» (61070, Украина, г. Харьков, ул. Чкалова, 17), e-mail: p.gakal@khai.edu, ORCID: 0000-0003-3043-2448

Г. А. Горбенко, Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «ХАИ» (61070, Украина, г. Харьков, ул. Чкалова, 17), e-mail: gennadiy.gorbenko@ctph.com.ua

Р. Ю. Турна, Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «ХАИ» (61070, Украина, г. Харьков, ул. Чкалова, 17), e-mail: rustem.turna@ctph.com.ua

Э. Р.Решитов, Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «ХАИ» (61070, Украина, г. Харьков, ул. Чкалова, 17), e-mail: edem.reshitov@ctph.com.ua

 

Аннотация

В статье представлен обзор корреляций и моделей для определения интенсивности теплообмена при недогретом кипении в трубах. Корреляции, как правило, основаны на безразмерных числах подобия, в то время как в моделях недогретого кипения используют принцип суперпозиции составляющих теплообмена при вынужденной конвекции и развитом пузырьковом кипении. Разными авторами предложены различные подходы к реализации принципа суперпозиции. В статье проведен анализ достоинств и недостатков корреляций и моделей. Преимущества и недостатки определялись как путем анализа физических закономерностей недогретого кипения, так и сравнением результатов, полученных авторами статьи с помощью различных моделей недогретого кипения, с экспериментальными результатами при исследовании недогретого кипения аммиака в цилиндрической обогреваемой трубе. Диаметр трубы d=6,9 мм, длина L=150 мм, недогрев на входе равнялся ~5 K, температура насыщения находилась в диапазоне 61–65 °C, массовый расход составлял 7,5 г/с, плотность теплового потока лежала в диапазоне 5–18 Вт/см2. В результате обзора и сравнения с экспериментальными данными определено, что существующие корреляции и модели описывают недогретое кипение аммиака с недостаточной точностью, особенно при совместном влиянии вынужденной конвекции и пузырькового кипения. Поэтому необходимо или уточнять существующие корреляции и модели, или разрабатывать новые модели для более точного описания теплообмена при недогретом кипении аммиака в обогреваемых трубах в указанном выше диапазоне параметров.

 

Ключевые слова: недогретое кипение, пузырьковое кипение, вынужденная конвекция, модели недогретого кипения, принцип суперпозиции, аммиак.

 

Полный текст: загрузить PDF

 

Литература

  1. Shaw F. D. Boiling heat transfer to subcooled liquids under the conditions of forced convection. Inst. Chem. Eng. 1972. No. 50. P. 76–84.
  2. Prodanovic V. Bubble Behavior in Flow Boiling at Low Pressures and Flow Rates. A thesis submitted in partial fulfilment of the requirements for the degree of doctor of philosophy. The University of British Columbia, 2001. 179 p.
  3. Физические основы энергетики. Избранные труды по теплообмену, гидродинамике, термодинамике. М.: Моск. энерг. ин-т, 2000.  388 с.
  4. Chen J. C. A correlation for boiling heat transfer to saturated fluids in convective flow. of 6th National Heat Transfer Conf. August 11–14, 1963. Boston, USA. ASME preprint 63-HT-34.
  5. Winterton Z. L. A General Correlation for Saturated and Subcooled Flow Boiling in Tubes and Annuli, based on a Nucleate Pool Boiling Equation. J. Heat Mass Transfer. 1991. Vol. 34, No. 11. P. 2759–2766. https://doi.org/10.1016/0017-9310(91)90234-6
  6. Kutateladze S. S. Boiling Heat Transfer. J. Heat Mass Transfer. 1961. No. 5. P. 31–45. https://doi.org/10.1016/0017-9310(61)90059-X
  7. Bowring R. W. Physical Model Based on Bubble Detachment and Calculation of Steam Voidage in the Subcooled Region of a Heated Channel. HPR-10, Institutt for Atomenergi, Halden, Norway, 1962.
  8. Engelberg-Forster K. Heat transfer to a boiling liquid – mechanism and correlations. ASME J. Heat Transfer. 1959. Ser. C. No. 81. P. 43–53.
  9. Rohsenow W. M. A method of correlating heat transfer data for surface boiling of liquids. ASME J. Heat Transfer. 1952. No. 74. P. 969.
  10. Bergles A. E. The determination of forced convection surface boiling heat transfer. of 6th National Heat Transfer Conf. August 11–14, 1963. Boston, USA. ASME Paper 63-HT-22.
  11. Kandlikar S. G. Heat Transfer Characteristics in Partial Boiling, Fully Developed Boiling, and Significant Void Flow Regions of Subcooled Flow Boiling. J. Heat Transfer. Vol. 120. P. 395–401. https://doi.org/10.1115/1.2824263
  12. Hsu Y. Y. On the Size Range of Active Nucleation Cavities on a Heating Surface. ASME J. Heat Transfer. Vol. 84. P. 207–216. https://doi.org/10.1115/1.3684339
  13. Sato T. On the Conditions of Incipient Subcooled Boiling with Forced Convection. Bulletin JSME. 1964. Vol. 7. No. 26. P. 392–398. https://doi.org/10.1299/jsme1958.7.392

 

Поступила в редакцию 30 ноября 2018 г.

Принята в печать