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硅碳棒有效加热段表面的沸腾换热系数

2026-08-23 19:46:46     点击:

       由图5-7可以看出,硅碳棒加热功率为20.SkW时,硅碳棒周向各高度位置处加热表面热流密度均在上升达到一定值后出现下降的趋势,说明硅碳棒表面热流密度达到临界值,其临界值的大小如图5-8所示。硅碳棒有效加热段中间部分临界值较小,两端临界值较大,这是因为硅碳棒有效加热段两端的非加热段没有给周围的流体介质提供热量,非加热段高度范围内的流体介质具有一定的过冷度,过冷流体增大了硅碳棒有效加热段两端加热表面的过热度,所以加热表面的热流密度增大,且加热段下端的过冷流体相对上端过冷流体的湍流扰动较小,所以对加热段加热表面热流密度的影响范围较小。

       由图5-9可得,硅碳棒有效加热段表面的沸腾换热系数也在上升到一定值后出现下降趋势,与硅碳棒加热段表面热流密度变化趋势一致。加热表面上最大热流密度值也随硅碳棒轴向高度整体先减小后增大,如图5-10所示。

       由图5-11可知,当硅碳棒轴向高度H>_300~时,硅碳棒加热表面总的热流密度密度随时间增大,当增大到一定值(极大值)后会出现减小的趋势,且出现极值点的时刻随硅碳棒轴向高度的增大而前移。图中所示,各项热流密度对总热流密度的贡献依然是蒸发热流密度最大,其所占比例极大。在硅碳棒轴向高度H=100~处,加热表面没有出现热流密度的极大值点,说明这这一高度范围内,硅碳棒表面的传热条件没有恶化,这是因为硅碳棒轴向高度较小区域,加热表面的气相覆盖率不足以阻止过冷液相与加热表面的接触,传热在正常工况下进行。

       由图5-12可知,加热表面壁面过热度随时间而增大,且在周向高度H=100mm位置处,过热度相对其他高度位置处小。

       如图5-13,硅碳棒表面沸腾曲线随壁面过热度的增大而增大,且增大的速率先增大后减小。从图中可以看出,只有在硅碳棒轴向高度H=100mm处加热表面热流密度随壁面过热度的增大没有出现下降现象,在硅碳棒轴向高度H>_300mn。时,硅碳棒表面热流密度增大到一定值(极大值)后都会出现下降现象,下降幅度很小。每个高度上的最大热流密度值整体上随高度的增大先减小后增大,如图5-14所示。

       由图5-15可知,加热壁面沸腾换热系数也随壁面过热度增大,且增大到一定值(极大值)出现下降趋势,与壁面沸腾曲线的变化趋势相似度很大。图5-16中壁面上最大热流密度值变化趋势也与最大热流密度值得变化相似。

       由图5-17可知,在各项热流密度中,加热表面与液相之间的对流热流密度占总的热流密度的比例最大,蒸发热流密度、淬冷热流密度和气相对流热流密度依次次之。在加热功率P=3.76kW时,加热表面的蒸发强度相对加热功率P=20.SkW时小很多,所以加热表面气相的体积分数很小,导致气相对流热流密度很小。随着时阿向后推移,蒸发强度增大,蒸发热流密度增大且增大速率也随之增大,液相对流热流密度增大的速率放缓直至随之减小。在硅碳棒周向高H<_700mm时,硅碳棒表面的热流密度随时间增大,但是在硅碳棒轴向高度H=900mm和H=1100时,热流密度在达到最大值后有一个下降的过程,即热流密度达到一个极大值,说明在这两个高度处,加热表面的气相覆盖率达到了一个极大值,导致加热表面传热条件的恶化,加热表面的热量无法及时转移。因此,在池沸腾中对于大长径比的硅碳棒,其轴向高度对加热表面热流密度的大小即加热表面的传热能力有较大影响。56页,http://www.zbqunqiang.cn/

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