Шестая Международная Научно–Техническая Конференция Студентов и Аспирантов
«Радиоэлектроника, Электротехника и Энергетика»

Москва, Московский Энергетический Институт, 1–2 марта 2000 г.

Тезисы докладов: Том 3, Секция 29 — «ТЕПЛОФИЗИКА»

Листратов Ярослав Игоревич, студ.;
рук. В.Г. Свиридов, д.т.н., проф. (каф. ИТФ МЭИ)

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД С УДАЛЕННЫМ ДОСТУПОМ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ И ТЕПЛООБМЕНА

Предлагается новая методика проведения лабораторных работ в вузах, с использованием научных экспериментальных стендов, современных средств автоматизации и сетевых технологий. На основе экспериментального научного стенда для исследования гидродинамики и теплообмена при турбулентном течении воды в вертикальной трубе показан принцип создания автоматизированного лабораторного практикума с удаленным компьютерным доступом. Проведена модернизация стенда, на основе имеющегося оборудования и сетевых решений создана система автоматизации. Такая схема проведения эксперимента позволила внедрить в лабораторный практикум новые методики определения коэффициентов теплоотдачи и существенно улучшить качество получаемых результатов, что позволило сосредоточить внимание обучаемого не на рутинных операциях, а на более глубоком изучении физики процессов гидродинамики и теплообмена.

Разработано методическое руководство для проведения лабораторной работы. Проведены пробные автоматизированные эксперименты на стенде, в том числе в режиме удаленного доступа Московский энергетический институт - Красноярский государственный технический университет.

Профе Евгения Юрьевна, студ.;
рук. В.В. Ягов, д.т.н., проф. (каф. ИТФ МЭИ)

МЕТОДИКА РАСЧЕТА ТЕПЛООБМЕНА ПРИ КИПЕНИИ БИНАРНЫХ СМЕСЕЙ ЖИДКОСТИ

Излагается приближенная модель повышения локальной температуры кипения бинарной смеси жидкости в окрестности обогреваемой стенки. Принимается, что изменение состава смеси в жидком микрослое под паровым пузырьком линейно зависит от локальной плотности теплового потока и, следовательно, может быть выражено через местное значение толщины микрослоя. На основе численного исследования, в котором варьировалась форма микрослоя, установлена функциональная связь изменения среднего по поверхности состава смеси с истинным объемным паросодержанием у стенки. Истинное паросодержание рассчитывалось с помощью уравнений для скорости роста и отрывного диаметра парового пузырька и плотности центров парообразования. В итоге получено (с точностью до постоянного коэффициента) уравнение, связывающее изменение локальной температуры кипения смеси с режимными параметрами. Это уравнение определяет поправку, которая вводится к так называемому идеальному коэффициенту теплоотдачи, который рассчитывается по формуле, описывающей теплообмен при кипении однокомпонентных жидкостей (поправка в ряде случаев превосходит 100 %).

Выполнено сопоставление разработанной расчетной методики с результатами опытного исследования теплообмена при кипении водных растворов спиртов и смесей различных хладонов. Обнаружено вполне удовлетворительное согласие опытных и расчетных значений коэффициента теплоотдачи.

Устинов Александр Александрович, Салтыкова Екатерина Владимировна, Злодеев Максим Александрович, студенты;
рук. Ю.А. Кузма-Кичта, д.т.н., проф. (каф. ИТФ МЭИ)

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА КИПЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРНОЙ ДИАГНОСТИКИ

Процессы кипения имеют большое практическое применение в теплоэнергетике, химической технологии, атомной энергетике и ряде других областей современной техники.
Методы кино- и фотосъемки, применявшиеся для исследования кипения, позволили продвинуться вперед в изучении внутренних характеристик этого процесса. Однако методы кино- и фотосъемки ограничены по возможностям. Существенны также затраты времени на проведение эксперимента и обработку его результатов.
Методика исследования [1] основана на зондировании пучком непрерывного маломощного лазерного излучения области вблизи поверхности нагрева, на которой происходит кипение. Прошедшее излучение воспринимается фотоприемником, сигнал которого регистрируется цифровым запоминающим вольтметром.

Разработанная методика лазерного зондирования использована для исследования внутренних характеристик пузырькового кипения. В этом случае методика позволяет измерять:
— истинное объемное паросодержание в пристенной области;
— удельную плотность центров парообразования;
— диаметр отрывающегося парового пузыря;
— скорость всплытия и частоту отрыва паровых пузырей.

Экспериментальная установка, на которой реализована разработанная методика, состоит из контура естественной циркуляции, оптической системы и измерительно-вычислительного комплекса. Описание экспериментальной установки приведено в [2]. Как показали оценки, погрешности измерений составляют: отрывного диаметра пузыря – 11%, частоты отрыва – 6 %, скорости всплытия - 22 %. Методика лазерного зондирования апробирована при кипении насыщенной воды в большом объеме при атмосферном давлении на поверхности горизонтальной трубки диаметром 3 мм, выполненной из нержавеющей стали. Диапазон температурных напоров в опытах составил DT= 5...16 К.
Сопоставление с зависимостями Д.А. Лабунцова, В.В. Ягова и М.А. Ми-хеева [3] показало хорошее согласование полученных и известных данных по теплоотдаче.
Исследования показали, что методика лазерного зондирования позволяет определять исследуемые характеристики с более высокой точностью, чем при киносъемке, свободна от ограничений по ансамблю реализаций измеряемых паровых пузырьков и позволяет изучать быстропротекающие процессы.

Литература:

1. Petukhov B.S., Kovalev S.A., Zhukov V.M., Kuzma-Kichta Yu.A. // Proc. 5th Intern. Heat. Transfer Conf. Tokyo, 1974. № 4. P. 96-99.
2. Исследование колебаний границы раздела фаз при пленочном кипении /Б.И. Нигматулин, Ю.А. Кузма-Кичта, Н.А. Булкина и др. // ТВТ. 1994. Т. 32. №2. С. 255-229.
3. Петухов В.С., Генин Л.Г., Ковалев С.А. Теплообмен в ядерных энергетических установках. М.: Энергоатомиздат, 1986.

версия для печати

Следующая страница: Конференция «Радиоэлектроника, Электротехника и Энергетика» 2001 год