ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТРЕНИЯ И ТЕПЛООБМЕНА ПРИ ВЯЗКОСТНО-ГРАВИТАЦИОННОМ ТЕЧЕНИИ ЖИДКОСТИ В КОНТУРНОМ ТЕРМОСИФОНЕ

Выполнено численное моделирование полей скорости и температуры при ламинарном течении жидкости в лабораторном экспериментальном контурном термосифоне (контуре естественной циркуляции). Подъемной секцией служила вертикальная электрообогреваемая круглая труба. Расчеты проведены для случая обогрева трубы по всей длине для условий постоянной плотности теплового потока на стенке. Рассмотрена конструкция контура, в котором местные потери давления и потери давления на трение в опускной трубе пренебрежимо малы по сравнению с потерями давления на трение в подъемной секции.         Предмет анализа — ламинарный режим течения. В этом режиме в потоках, возникающих исключительно под действием термогравитационных сил, коэффициент сопротивления трения изменяется вдоль потока наиболее сложным образом. По результатам расчета полей скорости и температуры определены продольные изменения коэффициентов сопротивления трения и теплоотдачи. В целом, согласно результатам 2D численного моделирования коэффициенты сопротивления трения в основном зависят от изменения вдоль потока градиента скорости на стенке вследствие практически непрерывной перестройки профиля скорости вдоль всей зоны обогрева. Форма профилей скорости и степень их деформации в свою очередь зависят от плотности теплового потока на стенке и гидравлического диаметра. Показано, что в однофазном контуре естественной циркуляции (т. е. в условиях, когда движение жидкости осуществляется исключительно под действием термогравитационных сил) касательные напряжения на стенке изменяются вдоль зоны обогрева сложным образом, и коэффициент сопротивления трения для использования в одномерных расчетах не может быть описан простой зависимостью вида ξ = a/Reb . Во всех рассчитанных режимах, включая режим с наименьшей из рассмотренных плотностью теплового потока на стенке, числа Нуссельта превышали стабилизированные значения для условий вынужденного течения с постоянными теплофизическими свойствами. По мере удаления от входа в зону обогрева числа Нуссельта сначала монотонно уменьшаются, достигают минимальных значений, а затем начинают возрастать.
  Автор:  Сукомел Л. А., Кабаньков О. Н., Анкудинов В. Б.
Ключевые слова:  контурный термосифон, вязкостно-гравитационное течение, термогравитационные силы, естественная циркуляция, теплообмен, трение, численное моделирование
Стр:  1319