СОПОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ СООТНОШЕНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ ПУЗЫРЬКОВОМ КИПЕНИИ С ДАННЫМИ, ПОЛУЧЕННЫМИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ПУТЁМ Текст научной статьи по специальности «Физика»

158_"CHRONOS": мультидисциплинарные науки Том 6 #11(7), 2022

4. Б. А. Трофимов, А. В. Иванов. Развитие идей академика Фаворского в работах М.Ф. Шостаковского. Вестник СПбГУ. Сер. 4. 2014. Вып.4. Т.1 (59). С. 558-566.

5. Мыхаличко Б.М., Темкин О.Н., Мыскив М.Г. Полиядерные комплексы галогенидов меди (I): Координационная химия и каталитические превращения алкинов // Успехи химии. 2000. Т. 69, № 11. С. 1042-1070.

6. Coq B. Bimetallic palladium catalysts: influence of the co-metal on the catalysts performance. / B. Coq, F. Figueras // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. - 2001. - V. 173. - P. 117-134.

7. Albert P. Poisoning and deactivation of palladium catalysts. / P. Albert, J. Pietsch, S.F. Parker // Journal of Molecular of Catalysis A: Chemical. - 2001. -V. 173. - P. 275-286.

8. Ласкин, А.А. Ламберов, А.Ш. Бикмурзин, В.М. Шатилов, И.Ф. Назмиева // Катализ в промышленности. - 2010. - № 6. - С. 70-77.

9. Юсупов Б.Д., Тангяриков Н.С., Икрамов А., Юсупов Д. Исследование кинетики процесса гидратации ацетилена. // «Технологии переработки местного сырья и продуктов». Сборник трудов Респ. науч.-технической конф. ТКТИ, 2008, с. 64-66.

10. Юсупов Б.Д., Тангяриков Н.С., Икрамов А. Каталитическая парофазная гидратация ацетилена. «Технологии переработки местного сырья и продуктов». Сборник трудов Респ. науч.технической конф. ТКТИ, 2008,- с.94-96.

УДК 536.79

СОПОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ СООТНОШЕНИЙ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООТДАЧИ ПРИ ПУЗЫРЬКОВОМ КИПЕНИИ С ДАННЫМИ, ПОЛУЧЕННЫМИ

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ПУТЁМ

Матухнова Ольга Дмитриевна, Матухнов Тимур Алексеевич Matukhnova Olga Dmitrievna, Matukhnov Timur Alekseevich

Аспирант Graduate student Щепалов Семен Романович Shchepalov Semen Romanovich

Студент Student

Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» Moscow Power Engineering Institute г. Москва, Россия Moscow, Russia

COMPARISON OF THE CALCULATED RELATIONSHIPS FOR DETERMINING THE HEAT TRANSFER COEFFICIENT IN BUBBLE BOILING WITH EXPERIMENTAL DATA

Аннотация: данная работа посвящена анализу расчетных соотношения для определения коэффициента теплоотдачи при пузырьковом кипении и сопоставления их с опытными данными.

Abstract: this work is devoted to the analysis of calculated ratios for determining the heat transfer coefficient during bubble boiling and comparing them with experimental data.

Ключевые слова: пузырьковое кипение жидкости, коэффициент теплоотдачи. Keywords: bubble boiling of a liquid, heat transfer coefficient.

При пузырьковом кипении жидкость непосредственно омывает поверхность нагрева, причем ее пограничный слой интенсивно разрушается (турбулизируется) возникающими паровыми пузырями. Кроме того, всплывающие пузыри увлекают из пристенного слоя в ядро потока присоединенную массу перегретой жидкости, что создает интенсивный перенос теплоты от поверхности нагрева к общей массе кипящей жидкости. Следствием этого является высокая интенсивность теплоотдачи при пузырьковом кипении, возрастающая с увеличением числа действующих центров парообразования и количества образующегося пара.

При выводе расчетного соотношения Д.А. Лабунцова и при сопоставлении его с опытными данными введена поправочная функция на давление в виде численного коэффициента 0,075 и сомножителя в квадратных скобках. Это приближенное для инженерных расчетов соотношение достаточно хорошо работает в широком диапазоне давлений и тепловых нагрузок не только при развитом пузырьковом кипении, но формально при экстраполяции его в области более низких тепловых потоков.

Соотношение Д.А. Лабунцова, основанное на вторичных пузырьках:

"СННОЫОБ": мультидисциплинарные науки Том 6 #11(73), 2022

159

где -■'■' - коэффициент теплопроводности, Вт/м-К; - кинематическая вязкость, м2/с; - температура насыщения, К; q - плотность теплового потока, Вт/м2.

Поскольку интенсивность теплоотдачи при пузырьковом кипении не зависит от массовых сил, то уравнение С.С. Кутателадзе может быть рекомендовано лишь для наземных условий при .д = 9,3 м/с=. Использование его при перегрузках или в условиях невесомости приводит к большим ошибкам. Эмпирическое соотношение С.С. Кутателадзе:

где г - теплота парообразования, кДж/кг; д - ускорение свободного падения, м/с2; с - коэффициент поверхностного натяжения, Н/м; р' - плотность воды, кг/м3; р1'- плотность пара, кг/м3.

Соотношение В.В. Ягова описывает опытные данные по кипению различных жидкостей с разбросом точек от расчетной кривой а^ = f(ц') + 35% в диапазоне давлений р/р^ от 1.7 ■ 10~4 до 0,965 . На сегодня это наиболее надежное расчетное соотношение для расчета теплоотдачи при пузырьковом кипении жидкостей. Оно не содержит таких важных факторов для пузырькового кипения факторов как шероховатость теплоотдающей поверхности, смачиваемость, теплоиннерционные свойства материала стенки. Безусловно, каждый из них оказывает влияние на а^, но при температурах кипения жидкостей ниже криогенных, все вместе они дают отклонение от среднего значения не более 35%, что считается вполне допустимым в силу статистической природы пузырькового кипения [1].

Соотношение В.В. Ягова для расчета теплоотдачи при пузырьковом кипении [2]:

где Я - универсальная газовая постоянная, Дж/моль-К; М - молярная масса, г/моль.

Полученные результаты в соответствии с зависимостями 1-3 и экспериментальные значения представлены на рисунке 1.

в"

5 ООО -

2000 , 16000

Я, Вт/мл2

--Кутателадзе - • - Лабунцов .........Ягов -Эксперимент

Рисунок 1. Сопоставление расчетных соотношений с опытными данными

Из зависимости, показанной на рис. 1, можно сделать вывод, что погрешность расчета коэффициента теплоотдачи по С.С. Кутателадзе относительно эксперимента составляет 10,6%; по В.В. Ягову погрешность составила 15,7%. Расчет коэффициента теплоотдачи по Д.А. Лабунцову имеет погрешность 25,7% относительно эксперимента.

Библиографический список:

1.Ю. М. Павлов, С. В. Захаров, В. А. Шугаев, Докризисный теплообмен и кризисы кипения: учебное пособие, М.: Издательство МЭИ, 2015. 112 с.

2.А. В. Овсяник, Е. В. Волкова, Т. С. Юфанова, Установление эмпирических зависимостей и разработка критериальных уравнений для описания интенсивности процесса теплообмена при

160_"CHRONOS": мультидисциплинарные науки Том 6 #11(7), 2022

парообразовании хладагентов R404a, R407c, R410a на технически гладких теплоотдающих поверхностях, вестник гомельского государственного технического университета им. П.О. Сухого, 2014, с.58-63.