Машины, работающие по циклу Стирлинга
НЕКОТОРЫЕ ДАННЫЕ ПО ТЕПЛООБМЕНУ И ГИДРАВЛИЧЕСКОМУ СОПРОТИВЛЕНИЮ ПРОВОЛОЧНЫХ СЕТОК С ПЛОТНЫМИ ЯЧЕЙКАМИ
Ряд данных по теплообмену и гидравлическому сопротивлению для пористой среды был приведен Коппаджем и Лондоном в 1956 г. и дополнен в последующие годы. Однако опубликовано весьма мало данных о потоке в плотных проволочных сетках с размерами, представляющими интерес для регенераторов криогенных машин, работающих по циклу Стирлинга. Представленные здесь данные были получены при измерениях, проведенных в университете Калгари Васишта (1969 г.) и Ваном (1971 г.); однако других результатов, с которыми можно было бы сравнить эти данные, нет. С целью тарировки измерительной аппаратуры Васишта получил некоторые данные по ячейкам из нержавеющей стали, размеры которых были сопоставимы с ячейками, исследовавшимися Коппаджем, и его результаты хорошо совпадали с данными Коппаджа.
Измеренные данные для двух размеров сеток приведены соответственно на рис. 7-9 и рис. 7-10. Сетки были изготовлены из фосфористой бронзы, имеющей следующий состав: олово 3,5—3,8%; фосфор 0,3—0,35%; железо 0,1%; свинец 0,05%; цинк 0,3%; остальное — медь. Характеристики материала: плотность 8860 кг/м3; коэффициент теплопроводности 0,0815 кВт/(м - °С); удельная теплоемкость 0,435 кДж/(кг - °С).
Данные по теплообмену представлены в виде зависимостей чисел Нуссельта JVNU От чисел Рейнольдса jVRe, определяемых следующим образом:
Re И,
Где Rh — расчетный гидравлический радиус сетки; H — коэффициент теплоотдачи; K — коэффициент теплопроводности; р; — плотность рабочего тела; V — объемная скорость потока рабочего тела в на-
|
0 20 40 во Число Рейнольдса NRe Рис. 7-9. Характеристики теплообмена в плотных проволочных сетках (по Уокеру, 1972 г.). |
А — сетка с числом переплетений 400x400 на длине 25,4 мм, диаметр проволочки 0,0254 мм: 6 — сетка с числом переплетений 200x200 на длине 25,4 мм, диаметр проволочки 0,0534 мм.
|
20 |
|
40 |
|
Число Рейнольдса, NM - |
|
Рис. 7-10. Характеристики гидравлического сопротивления в плотных проволочных сетках. А — сетка с числом переплетений 400x400 на длине 25,4 мм, диаметр проволочки 0,0254 мм; б — сетка с числом переплетений 200x200 на длине 25,4 мм, диаметр проволочки 0,0534 мм. |
Садке; Wf — массовая скорость потока рабочего тела в насадке; Af — лобовая поверхность; р — расчетная пористость; ^ — динамический коэффициент вязкости рабочего тела. При этом
Объем насадкн — объем металла
Объем насадки
Общий объем свободных полостей_____ объем насадки X пористость
|
Р = |
Общая площадь поверхности общая площадь поверхности
|
NB = |
Гидравлическое сопротивление характеризуется фактором трения Фаннинга NF [12] в зависимости от числа Рейнольдса, определяемым как
_ 2Р/ДРгАр*
Где ДР — перепад давления; п — число слоев сетки; L — длина насадки; GA — массовая скорость потока на единицу площади. Остальные обозначения определены выше.
