Файл: Козырев, А. П. Теория тепловых и гидродинамических процессов в атомных энергетических установках учеб. пособие.pdf

Тогда

(5.62)

3. Внезапное сужение сечения трубы, т .е . F3 = Fz Тогда уравнение (5.59) приводится к виду

Теоретически значения ^ , рассчитанные по при­ веденным выше формулам, удовлетворительно совпадают с экспериментально найденными величинами.

Запорные и регулирующие устройства трубопроводов (каналы, задвижки, клинкеты, захлопни и т .д .) , сужа­ ющие сечение трубы, с гидравлической точки зрения действуют подобно диафрагме, т .е . имеет место сжатие и расширение потока. Однако в этих случаях совпадение

теории с экспериментом может быть только при правильном расчете степени сжатия, что далеко не всегда возможно. Поэтому коэффициенты сопротивлений трубопроводной ар­ матуры, дистанционирующих устройств, поворотов и дру­ гих местных сопротивлений следует выбирать на основа­ нии опытных данных.

В приведенной выше расчетной схеме величина ^ является функцией только геометрических параметров потока, что справедливо лииь при турбулентном движе­ нии с достаточно высокими скоростями, когда коэффи­ циенты местных сопротивлений автомодельны по числу

Rz , При малых Л’е силы вязкости проявляются силь­ нее, а сами коэффициенты будут зависеть от геометрии и числа Re .

Поперечное обтекание п у ч к ов труб

В настоящее время преобладающей частью конвективных поверхностей нагрева являются поперечно обтекаемые пучки из параллельно расположенных круглых труб. Такие пучки используются в парогенераторах, котлоагрегатах, воздухоподогревателях, конденсаторах и других тепло­ обменных аппаратах. Гидравлическое сопротивление попе­ речно-обтекаемых трубных пучков является сложным, вклю­ чающим в себя сопротивление трения и местные сопротив­ ления сужения и расширения, при этом сопротивление тре­ ния составляет несколько процентов от общего сопротив­ ления. Поэтому гидравлическое сопротивление пучка мож­ но рассматривать как особый вид сопротивления, а рас- считывать-как одно целое по формуле местного сопротив­ ления

*Я р < р ,

посвящено большое количество работ советских и зару­ бежных авторов. В этих работах определялось влияние геометрических параметров пучков при расположении труб в шахматном или коридорном порядке (рис. 5 .15).

194

Основными геометрическими характеристиками пучков яв­

Для большинства пучков опытные значения показателя сте­

195

§ 32. Поперечное обтекание, твердого теля. Гидродинамическая, вибрапия

Гидродинамические силы могут быть источником авто­ колебаний трубок теплообменных аппаратов, парогенера­ торов, конденсаторов при поперечном обтекании их по­ током жидкости. При продольном обтекании пучка ТВЭЛ в рабочих каналах и кассетах реактора также возникают гидродинамические эффекты, приводящие к вибрации. Гидродинамическая вибрация является исключительно вредным явлением, могущим вывести из строя весь ап­ парат. Так, интенсивная вибрация конденсаторных труб

приводит к нарушению плотности их развальцовки в труоннх досках. В парогенераторах усиленная вибрация теплообменннх трубок может привести к их усталостной по­ ломке. Вибрация может быть причиной повышенной шумности работащего аппарата. Указанные явления необходимо

196

скоростью и давлением на внешней границе по уравнению Бернулли, при этом поперечный градиент давления по се­

отклонение подторможенного потока от стенки и образова­ ние крупных сосредоточенных вихрей. Очевидно, что отрыв пограничного слоя будет иметь место в случае большой кривизны стенки у так называемых плохо обтекаемых тел.

На рис. 5.17 схематически показана деформация про­ филей скорости и образование вихрей при отрывном обте­ кании криволинейной поверхности. В результате отрыва пограничного слоя за кормой цилиндра образуется систе­ ма сосредоточенных вихрей, расположенных в шахматном порядке - так называемая "вихревая цепочка Кармана"

(рис. 5 .1 8 ). Периодическая генерация вихрей Кармана происходит с частотой, определяемой по числу Струхаля Sfa , являющемуся критерием подобия периодического процесса:

198