6 / 15
Структура осредненного течения и массообмена в плотном пучке…
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2017. № 2
89
результатам моделирования коэффициента трения для Re = 2,38
∙
10
4
дал значе-
ние 0,0255. Соответствующие экспериментальные значения лежат в диапазоне
0,0226 ± 0,0025. Таким образом, расчетные значения коэффициента гидравличе-
ского сопротивления превышают экспериментальные в среднем на 13 %, что
можно объяснить наличием в исследованном пучке (см. рис. 2) ячеек для пото-
ка с большими, чем номинал, геометрическими размерами.
Расчетные значения
практически совпадают с рекомендацией [15] для
гладких пучков круглых стержней, что позволяет характеризовать течение в
плотном пучке оребренных стержней с большим шагом оребрения как гидрав-
лически близкое течению в пучке гладких стержней аналогичной геометрии.
Согласно измерениям трубкой Пито, статические давления в ячейках теп-
лоносителя в плоскости, отстоящей на 10 мм от сечения выхода из пучка, ниже
атмосферного. Статические давления в периферийных ячейках составляют
–1,0…–1,13 кПа, в центральных ячейках — –0,9…–1,0 кПа. Согласно расчетам,
статическое давление в этом же сечении лежит в диапазонах –0,8…–0,87 кПа в
периферийных ячейках и –0,7…–0,77 кПа в центральных. Картина распределе-
ния статического давления обладает центральной симметрией. Расчеты показы-
вают, что распределение статического давления в сечении ячеек неравномерное,
что связано с влиянием дистанционирующей навивки. Этим и погрешностью
позиционирования можно объяснить больший разброс статического давления
в экспериментах. Систематическая погрешность экспериментального определе-
ния статического давления оценивается величиной ~10 % и может быть объяс-
нена отклонением реальной геометрии пучка от номинальной и влиянием по-
перечных компонент турбулентных пульсаций скорости [16].
Экспериментальные распределения средней скорости в изотермическом по-
токе вдоль маршрутов 1, 2, 3 (см. рис. 1) приведены на рис. 4. По оси абсцисс гра-
фиков отложены номера точек измерений скорости, а вертикальные линии на
графиках соответствуют точкам излома маршрутов (геометрическим центрам яче-
ек пучка). Как правило, скорости в регулярных ячейках близки, а в зазорах между
стержнями различаются значительно. Разность минимальных значений составля-
ет примерно 25 м/с, что можно объяснить искажением геометрии пучка, в том
числе расположения ребер в сечении, где проводились измерения.
В табл. 1 приведены результаты анализа влияния реальной геометрии ячеек
(см. рис. 2) на отклонение экспериментальных и расчетных величин (см. рис. 4)
для маршрута 1. Положение ребер при анализе — поворот на ~5
(угловых) по
ходу часовой стрелки от положения на рис. 2.
Аналогичный анализ для остальных маршрутов показывает, что большин-
ство отклонений определены различием реальной и номинальной геометрии
пучка. Однако имеются и аномальные расхождения, которые предположитель-
но объясняются зацеплением измерительного зонда за ребра стержней, что
приводит к регистрированию близких значений скорости в нескольких точках
положения координатника.