Файл: Козырев, А. П. Теория тепловых и гидродинамических процессов в атомных энергетических установках учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 136
Скачиваний: 0
где |
G- |
- |
расход греющего |
теплоносителя* |
|
|
|
ср - |
теплоемкость* |
|
|
||
|
д-Ь |
- разность температур на входе и выходе. |
||||
|
Температура |
измеряется термопарами, |
которые за |
|||
делываются |
на |
поверхности |
экспериментального |
участка |
||
или на некотором расстоянии от этой поверхности. В по следнем случае расчетным путем необходимо определить падение температуры на глубине заделки термопары. Зна чительно сложнее обстоит дело с измерением темпера туры жидкости, которая переменна по сечению и длине канала. Необходимо условиться, какую величину темпера туры брать за расчетную. При проведении эксперимента обычно оперируют средними значениями температур.
Осреднение температур жидкости_по сечению
Существует несколько способов осреднения температур
по сечению потока. |
|
|
О с р е д н е н и е |
п о |
э н т а л ь п и и п о |
т о к а . На рис. 2.1 показано |
изменение температуры и |
|
скорости жидкости по сечению канала при охлаждении потока. Массовый расход жидкости через элемент сече
ния d-F равен |
dG-=p-urclF. Количество тепла, пере |
||
носимое через |
oLF в единицу |
времени, будет cLGl - |
|
= с y - u r t ^ d F . |
Количество тепла, переносимое в еди |
||
ницу времени через |
все сечение, равно интегралу по |
||
поверхности |
F , |
который можно |
записать через сред |
неинтегральную температуру: |
|
а =|срриг-Ьж(А,Р=-Ьж.ср jcpp-urdF. |
(2.59) |
Из этого равенства получаем значение средней по эн
тальпии температуры
86
_F____________ |
|
hлс. ср JСррчлг cLF |
(2.60) |
Рис. 2 .1 . Изменение скорости и температуры жидкости по сечению трубы
Для расчета t по формуле (2 .60) необходимо знать закон распределения скоростей и температур по сечению. В опытах по изучению теплоотдачи поле скоростей и температур обычно не измеряется.
О с р е д н е н и е |
п о |
о б ъ е м н о м у |
|||||
р а с х о д у . Предыдущая формула упрощается, |
если пре |
||||||
небречь |
зависимостью величин |
р |
и |
с р |
от |
темпе |
|
ратуры. |
тогда „ |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
г |
|
|
|
|
|
ЛС.Ср |
-ГчаН ас cLF |
|
|
(2 .61) |
||
|
J-ur dF |
Y |
|
|
|
|
|
где у |
- объемный расход |
жидкости через |
сечение,mV h . |
||||
О п р е д е л е н и е |
т е м п е р а т у р ы |
||||||
с м е п Г е н и я . Среднюю по |
энтальпии |
температуру |
|||||
значительно проще определить опытным путем. Для этого производят перемешивание жидкости специальным переме шивающим устройством, после чего в любой точке потока
87
измеряют температуру смешения, которая будет равна ix ср , определенной осреднением по энтальпии (пер
вым способом).
Осреднение температуры жидкости по длине
т т .
При движении жидкости вдоль обогреваемого или охла ждаемого канала температура жидкости меняется по длине канала. Средняя температура жидкости по длине может быть взята как среднеарифметическое из средних темпе ратур на входе и выгоде из канала:
|
|
(2-62) |
где |
^ |
- средняя температура жидкости по каналу* |
|
t'xcp |
-средняя температура жидкости во входном |
|
|
сечении* |
£- средняя температура жидкости в выходном
сечении.
Такой метод осреднения используется, когда разность температур на входе и выходе из канала невелика (под робнее см. гл. 10). В противном случае находит ся через среднелогарифмический напор:
ДЬА0Г) |
(2.63) |
где при постоянной температуре стенки -Ь
j _ цж.ьр и ас-ср
Л0Г _ рп |
_ |
-Ьспу ' |
иг „ |
|
^дс.ср “ста
Средний логарифмический напор более точно учитыва ет истинный характер изменения температуры жидкости.
88
Определявшая температура и определявший размер
Критерии подобия, входящие в уравнения подобия, включают физические параметры рабочей среды
р и т .д . Эти параметры являются функциями темпе ратуры. Отсюда возникает вопрос, при какой температу ре брать значения этих параметров, поскольку в потоке теплоносителя температура меняется по сечению и длине. Однозначного ответа на вопрос теория подобия не дает.
Попытки целого ряда исследователей получить единую универсальную зависимость,учитывающую изменение физи ческих парамтеров от температуры за счет надлеиащего выбора определяющей температуры, не привели к успеху. До настоящего времени в качестве определяющей темпе
ратуры выбирают среднюю температуру жидкости |
t |
, |
||||
температуру |
стенки |
Ъспг |
, |
среднюю температуру по |
||
граничного |
слоя |
t = 4 - f t |
+ Ь ) и т .д . |
Важно |
от- |
|
метить тот |
факт, что |
такая |
температура должна |
быть |
|
|
заданной при расчете теплообмена или легко вычислять ся. При использовании эмпирических критериальных зави симостей по теплоотдаче необходимо определяющую темпе ратуру выбирать такой, какой она была при обработке опытов и выработке рекомендуемой расчетной зависимос ти. Соответствующие индексы при критериях указывают на
выбранную определяющую температуру, например |
Fl£C(TL7 |
|
Н е* , |
и т * Д- |
|
Критерии подобия могут включать также и характерный |
||
размер, |
который принимается как масштаб всех |
линейных |
размеров. Обычно в качестве определяющего размера при нимается тот размер, от которого в наибольшей степени зависит процесс. Так, при движении жидкости в каналах теплогидродинамические процессы сильно зависят от дли-
89
hv ! и эквивалентного гидравлического диаметра сi3 . На практике при обработке опытного материала в качест ве определяющего размера берется диаметр, а длина вхо
дит в уравнение |
подобия в |
виде симплекса |
|
В ряде случаев, |
в качестве |
определяющего |
размера берет |
ся комбинация физических величин, имеющая размерность длины и пропорциональная какому-либо линейному размеру, например диаметру парового пузыря. При выдаче рекомен дуемых опытных зависимостей всегда указывается, какой размер вводится автором зависимости в критерии в ка честве определяющего. В практических расчетах этот факт требует пристального внимания, чтобы не допустить серьезной ошибки.
% 12. Обработка результатов опытов и получение эмпирических зависимостей
При обработке данных эксперимента стремятся обобщить их наиболее простой эмпирической зависимостью. При этом можно встретиться с двумя случаями.
1. Функциональная зависимость мевду переменными за дана исходя из тех или иных теоретических соображений. Например, аналитическое решение задачи получено с точ ностью постоянной. Постоянную необходимо определить из опыта. Так, если для теплоотдачи жидкометаллических теплоносителей имеется решение в виде
]\Га =■ |
а •+ $ Р е , |
(2 . 64) |
то а и I - постоянные, |
которые находятся |
опытным |
путем. |
|
|
2. Характер зависимости мелду переменными неизвес тен. Требуется найти зависимость, обобщающую опытные
90
данные. Такие зависимости называются эмпирическими. Например, известно, что теплоотдача при течении воды описывается уравнением подобия
JV T u ,= |(fleM |
(2.65) |
В первом случае чаще всего имеют дело с линейными зависимостями. Во втором случае, полагая, что зависи мость имеет степенной характер, можно после логариф мирования привести ее к линейному виду. Действитель но, если
|
|
|
rv |
ГП/ |
(2. 66) |
|
|
J\Tu,= а Не Рг , |
|||
то |
|
|
|
|
|
|
|
]\Га = £ а а |
гг&З-Ръе + пг^.Р" |
(2.67) |
|
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
Z =А +ncc + rruj, |
(2 .68) |
|
где |
д = |
• |
x = £^FLe; t j . ^ -Рг; |
|
|
|
Таким образом, |
в большинстве случаев необходимо |
|||
определить параметры линейной зависимости типа (2.6R) или У = а Х + & . Чтобы убедиться в возможности обоб щения опытных точек линейной зависимостью, предвари тельно опытные данные наносятся на миллиметровую бу магу. Линейный характер зависимости будет сразу обна ружен, если точки будут располагаться вблизи обобща
ющей прямой линии. |
В этом случае численное |
значение |
|
параметров <х и |
% |
можно найти тремя |
способами. |
91