Двухфазного пограничного

Воздействие скорости двухфазного пароводяного потока на интенсивность теплообмена начинает проявляться при значении комплекса [4]

197. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при движении двухфазного пароводяного потока в каналах различной формы/Боришанский В. М., Андреевский А. А., Фромзель В. Н. и др.— В кн.: Труды ЦКТИ, 1970, вып. 1'Ql, с. 3—14.

5.23. Боришанский В. М., Андреевский А. А., Фром-з е л ь В. Н., Данилова Г. П. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при движении двухфазного пароводяного потока в каналах различной формы. В сб. «Труды ЦКТИ», вып. 101. Л., ЦКТИ, 1970.

Опыты по исследованию влияния шероховатости на гидравлическое сопротивление при движении двухфазного пароводяного потока в трубах были проведены при давлениях р=20, 50 и 80 ата и весовом расходе м?у=1200 кг/(ма-сек). Отдельные опытные данные были получены также при весовом расходе м;у=600 кг/(ма -сек). Экспериментом охватывался максимально возможный диапазон изменения весовых паросодержаний.

В статье излагаются результаты экспериментального исследования при движении однофазного (вода, перегретый пар) ж двухфазного пароводяного потока в каналах сложной формы. Изучалась зависимость гидравлического сопротивления от относительного шага пучка (s/d=1.08, 1.15, 1.23 и 1.31), числа стержней (гс=7, 19, 21) характера упаковки (по равностороннему треугольнику или квадрату) и режимных параметров (wy, x, р). Опыты проводились при адиабатическом течении двухфазного потока. Поверхность каналов, контактирующая с двухфазным потоком, имела одинаковую абсолютную шероховатость, равную 2—3 мк.

Экспериментальная установка и методика проведения опытов. Экспериментальная установка, на которой производилось исследование гидравлического сопротивления при движении двухфазного пароводяного потока в пакетах стержней была выполнена по разомкнутой схеме с регенерацией тепла отработанной смеси. Стенд состоял из следующих основных элементов.

[16] Боришанский В. М., Андреевский А. А. и др. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при движении двухфазного пароводяного потока в каналах различной формы. — Тр. ЦКТИ, 1970, вып. 101.

В настоящее время это определение нивелирного напора наиболее часто употребимо в расчетной практике и приводится во всех нормативных материалах по расчету гидравлики двухфазных систем [1, 2, 8]. При этом нет никакой уверенности в том, что при вычитании указанного нивелирного напора из полного перепада давления при подъемном движении двухфазного потока в вертикальном канале (g > 0) получится точное значение перепада давления вследствие трения при движении этого потока с тем же массовым расходом жидкости и газа (пара) в горизонтальном канале (g=0). А именно такое предположение делалось в целом ряде работ, в частности при обработке опытных данных по гидравлическому сопротивлению трения и составлении нормативного метода для расчета истинного объемного паросодержания f при движении двухфазного пароводяного потока в горизонтальных и вертикальных трубах [5]. Цель настоящей статьи состояла в выяснении этого обстоятельства, нахождении условий сопоставимости данных по потерям напора в горизонтальных и вертикаль-ных^каналах и определении той части * из полного перепада давления в вертикальном канале (g > 0), которую необходимо вычитать из этого перепада, чтобы получить точное значение потерь напора на трение в отсутствие объемных сил тяжести (g=0), т. е. фактически при течении двухфазного потока с тем же массовым расходом фаз в горизонтальной трубе.

В действительности истинное паросодержание фверт в вертикальном канале при заданных [3=0.993 и w'0=W м/сек будет меньше, чем в горизонтальной трубе, и, согласно уравнению (12), составит величину фверт=0.8. Тогда истинное значение полного удельного перепада давления при движении двухфазного пароводяного потока указанных выше параметров в вертикальном канале определяется точным соотношением (13), в котором нивелирная составляющая полного напора вычисляется по формуле (14):

На рис. 1 приведено сопоставление известных из литературы опытных данных по теплоотдаче при вынужденном движении до-гретого до температуры насыщения двухфазного пароводяного потока в трубах и кольцевых щелях. Из графика видно, что опытные точки вполне удовлетворительно группируются вокруг осредняющей кривой (2).

[13] Боришанский В. М., Андреевский А. А. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при движении двухфазного пароводяного потока в каналах различной формы. — Тр. ЦКТИ, 1968, вып. 86.

Развитие двухфазного пограничного слоя в таком потоке после сечения Б будет в ряде случаев отличаться от развития двухфазного пограничного слоя стабилизированного потока, а характеристики тепловые и гидродинамические таких потоков также будут различны, что требует специального анализа. На рис. 1 представлен поток, длина участка тепловой стабилизации которого меньше длины участка конвективного теплообмена, так что к сечению Б, в котором может начаться парообразование на поверхности нагрева, подходит поток, полностью термически стабилизированный.

Необходимо также отметить, что приведенный выше анализ термогидродинамических характеристик дан только для термически стабилизированного потока. Если же кипение на теп-лоотдающей поверхности начинается в сечении, расположенном выше по потоку, чем сечение конца термической стабилизации, то в таком потоке развитие двухфазного пограничного слоя происходит иначе, нежели в стабилизированном. При изменении температуры жидкости

метр дискретной фазы. При исследовании двухфазного пограничного слоя необходимо вводить число Рейнольдса пленки

Обтекание плохообтекаемых тел двухфазным потоком. На примере обтекания таких тел можно проследить влияние двухфаз-ности на положение точек отрыва двухфазного пограничного слоя, протяженность локальной области автомодельности по числу Рейнольдса, развитие кризиса сопротивления при отрыве турбулентного слоя и, наконец, 'влияние сжимаемости.

Опыты подтверждают, что и другие критерии подобия оказывают соответствующее влияние на структуру ' двухфазного пограничного слоя. С увеличением числа Маха возрастают продольные градиенты давления и соответственно изменяются толщины вытеснения и потери импульса. Особенно велико влияние дисперсности жидкой фазы и продольных градиентов давления на характеристики пограничного слоя и положение точки отрыва.

В лаборатории турбомашин МЭИ используются различные стенды влажного-водяного пара, ориентированные на изучение: 1) условий подобия и моделирования двухфазных течений в различных каналах и в элементах проточной части турбин АЭС; 2) механизмов скачковой и вихревой конденсации пара в соплах» каналах и решетках турбин при дозвуковых и сверхзвуковых скоростях; 3) влияния периодической нестационарности и турбулентности на процессы образования дискретной фазы, взаимодействия фаз и интегральные характеристики потоков; 4) двухфазного пограничного слоя и пленок в безградиентных и градиентных течениях; 5) механизма и скорости распространения возмущений в двухфазной среде, а также критических режимов в различных каналах в стационарных и нестационарных потоках; 6) основных свойств и характеристик дозвуковых и сверхзвуковых течений в соплах, диффузорах, трубах, отверстиях и щелях; 7) влияния тепло- и массообмена на характеристики потоков в различных каналах; 8) течений влажного пара в решетках турбин с подробным изучением структуры потока и газодинамических характеристик; 9) структуры потока, потерь энергии и эрозионного процесса в турбинных ступенях, работающих на влажном паре; 10) рабочего процесса двухфазных струйных аппаратов (эжекторов I и инжекторов).

Стенд /// (рио. 2,1)',—i контур влажного пара с оптическим прибором Теп-лера и интерферометрической приставкой к нему — обеспечен несколькими рабочими частями. Одна из них предназначена для исследования скачков конденсации и скачков уплотнения в сверхзвуковом потоке влажного пара, а также спектров обтекания различных тел (рис. 2.3, а)\. Другие рабочие части предназначены соответственно для исследования двухфазного пограничного слоя и пленок (рис. 2.3,6), движения влажного пара в плоских соплах и диффузорах, а также

Рис. 2.3. Рабочие части стенда КВП-2 для исследований скачков конденсации w уплотнения и спектров обтекания тел 'сверхзвуковым потоком (а), двухфазного-пограничного слоя, плоских сопл и диффузоров (б):

2.8. ИЗМЕРЕНИЕ ТОЛЩИН ЖИДКИХ ПЛЕНОК И ХАРАКТЕРИСТИК ДВУХФАЗНОГО ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ

Опытные характеристики двухфазного пограничного слоя могут быть получены путем измерения напряжения трения на стенке и распределения скоростей в парокапельном участке. Для непосредственного измерения касательного напряжения на стенке TO применяется метод плавающего элемента. В работах МЭИ с этой целью использовался механотрон.

поверхности профиля и на спинке. Формпараметр Я* для двухфазного пограничного слоя можно принять равным 1,75 — 1,86. Для определения толщины вытеснения используется формпараметр Я=8*/б**~ «1,364-1,41. Исходными при вычислении условных толщин служат данные расчета плоского течения в решетке (см. гл. 4): распределение скоростей, давлений и плотностей, а также количества влаги на обводах профиля. Результаты расчета позволяют оценить значения ?TPI и ?ТР2 в зависимости от влажности и дисперсности (рис. 3.23). Для крупных капель ^Тр1^^тр2, а для