An analytical investigation on CHF of flow boiling in uniformly heated vertical tubes with special reference to governing dimensionless groupsUne etude analytique du CHF en ebullition avec convection forcee dans des tubes verticaux avec une reference speciale aux groupes adimensionnels actifsEine analytische untersuchung der kritischen wärmestromdichte beim strömungssieden in gleichförmig beheizten senkrechten rohren unter spezieller bezugnahme auf die massgeblichen dimensionslosen gruppenAнaлитичecкoe иccлeдoвaниe кpитичecкoгo тeплoвoгo пoтoкa пpи кипeнии двизyщeйcя зидкocти в paвнoмepнo нaгpeвaeмыч вepтикaльныч тpyбaч. yтoчнeниe ocнoвныч бeзpaзмepныч кpитepиeв

https://doi.org/10.1016/0017-9310(82)90129-6Get rights and content

Abstract

Among the four characteristic regimes, which have been classified in the author's preceding study on the generalized correlation of critical heat flux (CHF), two regimes called L and H regime are ascertained to have an annular flow pattern at the tube exit. Then, employing the annular flow model developed by Whalley et al., theoretical analyses are made for uniformly heated tubes fed with saturated water, R-12 and liquid nitrogen and the results obtained are compared with the author's generalized correlation clarifying the roles of the governing dimensionless groups. It is found that the dimensionless groups adopted in Ahmad's modeling law accord with the annular flow model of Whalley et al., that a special dimensionless group σρ/G2l can be used with a physical meaning in correlating CHF data and that the droplet mass transfer between the liquid film and the gas core assumes different aspects between L and H regimes.

Résumé

Parmi les quatre régimes caractéristiques qui ont été définis par l'auteur dans une étude précédente sur la formulation générale du flux thermique critique (CHF) deux régimes appelés L et H correspondent à un écoulement annulaire à la sortie du tube. A partir du modèle d'écoulement annulaire développé par Whalley et al, une analyse théorique est faite pour des tubes chauffés emplis d'eau, de R-12 et d'azote liquide saturés ; les résultats obtenus sont comparés avec les formules générales de l'auteur pour clarifier les rôles des groupes adimensionnels. On constate que les groupes adoptés dans le modèle de Ahmad s'accordent avec le modèle annulaire de Whalley et al., qu' un groupe adimensionnel spécial (σρ1/G2l) peut être utilisé avec une signification physique en relation avec les données du CHF, et que le transfert massique de gouttelettes entre le film liquide et le noyau gazeux prend des aspects différents entre les régimes L et H.

Zusammenfassung

In einer früreren Veröffentlichung des Autors über die allgemeine Berechnung der kritischen Wärmestromdichte (CHF) wurden vier charakteristische Gebiete klassifiziert. Zweien dieser Gebiete (L- und H-Gebiet benannt) wird am Rohraustritt Ringströmungsform zugeschrieben. Unter Verwendung des Ringströmungs-Modells von Whalley et al. wird für gleichförmig beheizte, mit gesättigtem Wasser, R-12 und flüssigem Stickstoff gespeiste Rohre eine theoretische Untersuchung durchgeführt. Die Ergebnisse werden mit der verallgemeinerten Berechnung des Autors verglichen, wobei die Rolle der maβgeblichen dimensionslosen Gruppen herausgearbeitet wird. Es ergibt sich, daβ die dimensionslosen Gruppen, die in Ahmads Modell-Gesetz angenommen werden, in Übereinstimmung mit dem Ringströmungs-Modell von Whalley et al. sind, daβ eine spezielle dimensionslose Gruppe σρ1/G2l mit einer physikalischen Bedeutung bei der Berechnung von CHF-Werten verwendet werden kann und daβ der Tröpfchen-Massentransport zwischen dem Flüssigkeitsfilm und der Dampf-Kernströmung verschiedene Erscheinungsformen zwischen dem L- und H-Gebiet annimmt.

Реферат

Ycтaнoвлeнo, чтo cpeди чeтыpeч чapaктepныч peзимoв, клaccификaпия кoтopыч былa дaнa в oднoй из пpeдыдyцич paбoт aвтopa. в кoтopoй былo пpeдлoзeнo cooтнoшeниe для pacчeтa кpитичecкoгo тeплoвoгo пoтoкa, двa peзимa, a имeннo L и H, чapaктepизyютcя кoльцeвoй кoнфигypaциeй пoтoкa нa вычoдe из тpyбы. Иcпoльзyя мoдeль кoльцeвoгo тeчeния yoлди uδp., пpoвeдeн тeopeтичecкий aнaлиз для paвнoмepнo нaгpeвaeмыч тpyб, в кoтopыe пoдaeтcя нacыщeннaя вoдa, фpeoн-12 и зидкий aзoт. Пpoвeдeнo cpaвнeниe пoлyчeнныч peзyльтaтoв c peзyльтaтaми pacчeтoв пo пpeдлoзeннoй aвтopoм зaвиcимocти и выяcнeнa poль ocнoвныч бeзpaзмepныч кpитepиeв. ycтaнoвлeнo cлeдyющee. бeзpaзмepныe кpитepии. иcпoльзyeмыe в зaкoнe мoдeлиpoвaния aчмaдa, coглacyютcя c мoдeлью кoльцeвoгo тeчeния yoлли uδp., бeзpaзмepный кpитepий σP1/G2l мoзнo физичecки oбocнoвaннo иcпoльзoвaть для oпиcaния дaнныч пo кpитичecкoмy тeплoвoмy пoтoкy, мeздy peзимaми L и H кaпeльный мaccoпepeнoc мeздy зидкocтнoй плeнкoй и внyтpeнним oбьeмoм гaзa чapaктepизyeтcя pядoм oтличитeльныч ocoбeннocтeй.

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