Мониторинг теплообмена при конденсации методом градиентной теплометрии


DOI: 10.34759/tpt-2023-15-7-332-343

Авторы

Зайнуллина Э. Р.1*, Митяков В. Ю.2**

1. Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Петра Великого, СПбПУ, ул. Политехническая, 29, Санкт-Петербург, 195251, Россия
2. Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, ул. Политехническая, 29, Санкт-Петербург, 195251, Россия

*e-mail: zajnullina_er@spbstu.ru
**e-mail: mitvlad@mail.ru

Аннотация

Статья посвящена исследованию теплообмена при конденсации насыщенного водяного пара на наружной поверхности вертикальной трубы. В эксперименте совмещены возможности градиентной теплометрии, термометрии и визуализации течения. Массовый расход насыщенного водяного пара варьировался в диапазоне от 0,55 до 2,22 г/с с шагом в 0,55 г/c. Установлено, что в зависимости от расхода пара на поверхности трубы может происходить конденсация в капельно-ручейковом или пленочном режиме. Сопоставление временны́х термограмм и теплограмм подтвердило высокую информативность градиентной теплометрии при исследовании и мониторинге нестационарного теплообмена в конденсаторах энергетических и холодильных установок.

Ключевые слова:

градиентная теплометрия, градиентные датчики теплового потока, теплообмен при конденсации, конденсация насыщенного водяного пара, мониторинг теплообмена при конденсации

Библиографический список

  1. Li J., Wang H.F., Sang Z.F. Enhanced Condensation Outside Horizontal Heat Transfer Tubes // AIP Conference Proceedings. 2010. Vol. 1207. P. 628–633. DOI: 10.1063/1.3366439

  2. Ji W.-T., Chong G.-H., Zhao Ch.-Y., Zhang H., Tao W.-Q. Condensation heat transfer of R134a, R1234ze(E) and R290 on horizontal plain and enhanced titanium tubes // International Journal of Refrigeration. 2018. Vol. 93. P. 259–268. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2018.06.013

  3. Gao Y., Cheng H., Li W., Kukulka D. J., Smith R. Condensation Flow and Heat Transfer Characteristics of R410A in Micro-Fin Tubes and Three-Dimensional Surface Enhanced Tubes // Energies. 2022. Vol. 15, DOI: 10.3390/en15082951

  4. Fan G., Tong P., Sun Z., Chen Y. Development of a new empirical correlation for steam condensation rates in the presence of air outside vertical smooth tube // Annals of Nuclear Energy. 2018. Vol. 113. P. 139–146. DOI: 1016/j.anucene.2017.11.021

  5. Swartz M. M., Yao Sh.-Ch. Experimental study of turbulent natural-convective condensation on a vertical wall with smooth and wavy film interface // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017. Vol. 113. P. 943-960. DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2017.04.076

  6. Lee Y.G., Jang Y.J., Choi D.J. An experimental study of air-steam condensation on the exterior surface of a vertical tube under natural convection conditions // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2017. Vol. 104. P. 1034–1047. DOI: 1016/j.ijheatmasstransfer.2016.09.016

  7. Kim S.J., No H.C. Turbulent film condensation of high pressure steam in a vertical tube // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2000. Vol. 43. P. 4031–4042. DOI: 1016/S0017-9310(00)00015-6

  8. Chen R., Zhang P., Ma P., Tan B., Wang Z., Zhang D., Su G.H. Experimental investigation of steam-air condensation on containment vessel // Annals of Nuclear Energy. 2020. Vol. 136, DOI: 10.1016/j.anucene.2019.107030

  9. Lel V.V., Al-Sibai F., Leefken A., Renz U. Local thickness and wave velocity measurement of wavy films with a chromatic confocal imaging method and a fluorescence intensity technique // Experiments in Fluids. 2005. Vol. 39. P. 856–864. DOI: 1007/s00348-005-0020-x

  10. Sapozhnikov S.Z., Mityakov V.Yu., Mityakov A.V. Heatmetry: The Science and Practice of Heat Flux Measurement. Springer International Publishing, 2020. 209 p.

  11. Sapozhnikov S.Z., Mityakov V.Yu., Mityakov A.V., Gusakov A.A., Zainullina E.R., Grekov M.A., Seroshtanov V.V., Bashkatov A.V., Babich A.Yu., Pavlov A.V. Gradient Heatmetry Advances // Energies. 2020. Vol. 13, 6194. DOI: 3390/en13236194

  12. Сапожников С.З., Митяков В.Ю., Митяков А.В., Гусаков А.А., Павлов А.В., Бобылев П.Г. Исследование кипения на поверхности шара методом градиентной теплометрии // Тепловые процессы в технике. 2021. Т. 13. № 10. С. 434-441. DOI: 10.34759/tpt-2021-13-10-434-441

  13. Bobylev P.G., Pavlov A.V., Proskurin V.M., Andreyev Y.V., Mityakov V.Y., Sapozhnikov S.Z. Gradient Heatmetry in a Burners Adjustment // Inventions. 2022. Vol. 7, 122. DOI: 3390/inventions7040122

  14. Seroshtanov V., Gusakov A. Gradient Heatmetry and PIV Investigation of Heat Transfer and Flow near Circular Cylinders // Inventions. 2022. Vol. 7, 80. DOI: 10.3390/inventions7030080

  15. Митяков В.Ю., Зайнуллина Э.Р., Сапожников С.З., Греков М.А. Исследование капельно-ручейковой конденсации методом градиентной теплометрии // Материалы Восьмой Российской национальной конференции по теплообмену. В 2 т. Москва, 2022. Том 1. С. 325-

  16. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. Москва: Химия, 1976. 232 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024