2.7.1.4. Теплоотдача в каналах с жидкими металлами.

Теплоотдача при течении жидких металлов (ртуть, натрий, висмут) в каналах существенно отличается от течения обычных жидкостей. Это обеспечивается тем, что жидкие металлы по своим физическим свойствам резко отличаются от обычных жидкостей. Для них характерно очень малая величина в следствии высокой теплопроводности.

Ртуть λ=10 – 12 Вт/мК

Висмут λ=12 – 17 Вт/мК

Натрий λ=60 – 80 Вт/мК

Благодаря этому, при течении жидких металлов в каналах, на теплоотдачу значительное влияние оказывает теплопроводность.

Уравнение подобия для случая подобия течения жидких металлов имеет вид:

(6)

Это уравнение получено опытном путем и справедливо при. 0,004<Pr<0,03;10⁴<Re<10⁶

При расчете течении жидких металлов в коротких трубах по аналогии с рассмотренным нами ранее случаем (l/d)<50 вводиться поправочный множитель ε_в, определяемые по таблицам в зависимости от Re и l/d

Теплоотдача жидких металлов значительно выше обычных жидкостей. Коэффициент теплоотдачи для них изменяется в пределах α=10⁴ – 3∙10⁴. Поэтому жидкие металлы как теплоносители используются тогда, когда нужен интенсивный отвод тепла. Например, в ядерных реакторах.

Еще одним преимуществом жидких металлов, как теплоносителей является их высокая температура кипения при умеренных давлениях.

2.7.2 Теплоотдача при вынужденном движении жидкости вдоль плоской стенки.

При Движении жидкости вдоль плоской стенки появляется ряд особенностей по сравнению течения её в каналах.

Если стенка омывается потоком имеющим скорость ωто по сечению потока она остается неизменной. Резкое её изменение наблюдается только у самой поверхности стенки в пограничном слое. Здесь в следствии трения всегда образуется пограничный слой, внутри которого ϖ меняется от ω₀ - в ядре потока до “0” у стенки.

Опыт показывает, что у стенки образуется ламинарный пограничный слой, толщина которого по направлению течения жидкости возрастает.

υ- кинематическая вязкость

ω₀- скорость вне пограничного слоя (в ядре потока)

При достижении критического значения числа ламинарный пограничный слой переходит в турбулентный с тонким ламинарным подслоем. Толщина турбулентного пограничного слоя изменяется по закону:

Зная Re_кр мы всегда можем подсчитать длину участка x_кр с ламинарным пограничным слоем и его максимальную толщину δ_кр.

;

Т.е. мы можем сделать вывод, что на определенных участках плиты характер движения жидкости в пограничном слое различен, а значит различно и теплоотдача. Это различие определяется родом жидкости, её скоростью и температурой.

На основании опытных данных для воздуха были получены следующие критериальные уравнения:

для турбулентного режима

для ламинарного режима

Недостатком приведенных формул является тот факт, что они не учитывают влияние начальной турбулентности потока, зависящей от внешних обстоятельств (сунул газету в поток воздуха). Кроме того при малых скоростях потока может сказаться и свободное движение жидкости (разность t_ж и t_ст ). В этих случаях необходимо проводить проверочные расчеты по формулам для свободного движения жидкости и брать α как среднее для 2 – х расчетов.