Details

Цель работы – экспериментально измерить тепловой поток при конденсации насыщенного водяного пара на наружной поверхности горизонтальной трубы. Для достижения поставленной цели разработан, создан и испытан экспериментальный стенд, позволяющий оценить плотности теплового потока четырьмя независимыми методами: по изменению энтальпии охлаждающей воды (метод 1); по измерению массового расхода конденсата (метод 2); по измерению перепада температур на внутренней и наружной поверхностях трубы с использованием средств термометрии (метод 3); прямое измерение теплового потока с помощью средств градиентной теплометрии (метод 4). Реализованные в эксперименте методы 1 и 2, основанные на измерении осредненных по поверхности теплообмена и времени характеристик, позволяют косвенным путем оценить среднюю плотность теплового потока при конденсации. Интегральные подходы обеспечивают высокую точность результатов, но неустранимым недостатком является их низкая информативность. Местные измерения, выполненные методами 3 и 4, позволяют оценить распределение местной плотности теплового потока по окружности горизонтальной трубы. При этом реализация метода 3 сопряжена с технологическими трудностями, не обеспечивает требуемую точность измерений и неприменима к изучению неустановившихся тепловых режимов. Применение градиентной теплометрии (метод 4) позволяет с наименьшей неопределенностью, практически в режиме реального времени, напрямую измерять местную плотность теплового потока при конденсации.

The aim of this project is to experimentally measure the heat flux during saturated steam condensation on the outer surface of the horizontal pipe. To achieve this goal, an experimental setup has been developed, created, and tested to evaluate heat flux per unit area using four independent methods: enthalpy change measurement is the basis of the Method 1; the Method 2 is based on measuring the condensate flow rate; Method 3 is based on using thermometry – measuring the temperature difference between the inner and outer surfaces of the pipe; gradient heatmetry is employed in Method 4 to directly measure heat flux using special sensors. Methods 1 and 2 were used in the experiment to measure characteristics averaged over the time and surface, by using these methods, it is possible to estimate the average heat flux per unit area during condensation indirectly. Integrated approaches are effective in obtaining highly accurate results, but they have a low information content. Estimating the distribution of local heat flux per unit area around the horizontal pipe is possible through local measurements performed by methods 3 and 4. The Method 3 implementation is complicated by technological difficulties and does not meet the required measurement accuracy, and is not applicable to the study of unstable thermal conditions. The Gradient heatmetry (Method 4) allows for the direct measurement of the local heat flux per unit area during condensation with the least uncertainty in almost real time.