ISSN:
1432-1181
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
,
Physics
Description / Table of Contents:
Zusammenfassung Die kritische Wärmestromdichte von siedendem Stickstoff in durchströmten waagerechten Rohren wurde in Abhängigkeit von den Einflußgrößen Siededruck, Dampfgehalt und Massenstromdichte untersucht. Die Messungen zeigen, daß die krititsche Wärmestromdichte hauptsächlich vom Siededruck P und vom Dampfgehalt $$\dot x$$ abhängt. Dagegen konnte der Einfluß der Massenstromdichte $$\dot m$$ im untersuchten Druckbereich vernachlässigt werden. Sehr wenig Einfluß auf die kritische Wärmestromdichte hatte die beheizte Meßstreckenlänge, die im Bereich L/d=12,5–37,5 verändert werden konnte. Ein Vergleich der gemessenen kritischen Wärmestromdichte von Stickstoff für Massenstromdichten $$\dot m = 44 - 470 kg/m^2 s$$ zeigt, daß im horizontalen Rohr wesentlich kleinere Werte vorkommen als im vertikalen Rohr. Dieser Unterschied wird hauptsächlich auf die nur teilweise Benetzung des Rohrumfangs zurückgeführt. Bei den Strömungsformen Schichten-, Wellen- und Schwallströmungist der Rohrumfang durch die Trennung von Flüssigkeits- und Dampfstrom notwendigerweise unvollständig benetzt. Dagegen zeigte die Analyse der gemessenen Wandtemperaturprofile, daß bei Ringströmung eine thermisch bestimmte Austrocknung des Flüssigkeitsfilms vorliegt. Es wurde deshalb aus den Versuchen eine relative Benetzung bestimmt, wobei für den benetzten Teil des Rohres angenommen wurde, daß sich die kritische Wärmestromdichte nach Gleichungen berechnen läßt, die für Behältersieden angegeben worden sind. Damit kann die kritische Wärmestromdichte von Stickstoff in durchströmten waagerechten Rohren mit ausreichender Genauigkeit vorausberechnet werden.
Notes:
Abstract Experimental data of the critical heat flux of boiling nitrogen in horizontal tubes are reported. The results show that the critical heat flux is strongly affected by the system pressure P and the vapour quality $$\dot x$$ , whereas the effect of the mass velocity $$\dot m$$ can be neglected. Also the effect of the length to diameter ratio of the test section, which has been varied in the range L/d=12,5–37,5, was negligible. The critical heat flux was found to be considerably lower in horizontal tubes than in vertical tubes in the mass velocity range $$\dot m = 44 - 470 kg/m^2 s$$ . This is due to the fact that the circumference of horizontal tubes is only partly wetted. In case of stratified, wavy, and slug flow the incomplete wetting of the tube circumference is caused by the separation of vapour and liquid flow. In case of annular flow the analysis of the wall temperature profiles shows that the incomplete wetting of the tube wall is caused by a local thermal dryout of the liquid film. Based on experimental results, a wettability function for horizontal tubes was introduced, assuming that the critical heat flux for the wetted tube surface may be described with the same equations as have been published for the critical heat flux for pool boiling. With this correlation the critical heat flux for nitrogen in horizontal tubes can be predicted with reasonable accuracy.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF01613622
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