Турбулентный конвективный теплообмен в наклонной трубе, заполненной натрием

Экспериментально исследована турбулентная свободная конвекция жидкого натрия в прямой теплоизолированной трубе, длина которой равна 20 диаметрам, с торцевыми теплообменниками, обеспечивающими фиксированный перепад температуры. Эксперименты выполнены для фиксированного числа Рэлея Ra = 2.4 $\cdot$ 10$^6$ и различных углов наклона трубы к вертикали. Выявлена сильная зависимость мощности, передаваемой вдоль трубы, от угла наклона: число Нуссельта в исследованном диапазоне углов наклона изменяется на порядок с максимумом в области наклона 65$^\circ$ от вертикали. Представленные характеристики крупномасштабной циркуляции и турбулентных пульсаций температуры показывают, что конвективный теплоперенос определяется в основном скоростью крупномасштабной циркуляции натрия. Турбулентные пульсации максимальны при небольших углах наклона ($\alpha$ = 20–30$^\circ$) и ослабляют поток тепла вдоль канала, хотя в пределе малых углов (вертикальная труба) устойчивой крупномасштабной циркуляции нет и конвективный теплопоток, на порядок превышающий молекулярный, обеспечивается только мелкомасштабным (турбулентным) течением.