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: 189
Скачиваний: 0
энтальпия равна массовому паросодержанию, а энтальпия смеси определяется равенством
1см = 1"х |
+ |
|
(7.21) |
|
В области отрицательных значений величина |
ос харак |
|||
теризует величину недогрева жидкости до температуры |
||||
насыщения, а при |
х |
{ — степень перегрева |
пара. |
|
При кипении с |
недогревом |
iCM < г', ос |
с О, |
|
однако некоторый расход пара имеет место за счет дви жения кипящего поверхностного слоя воды. Ввиду терми ческой неравновесности потока в конце зоны кипения с
недогревом |
равенство |
ос - О |
не означает |
отсутст |
|
вие расхода |
пара. Фактически величина |
х |
совпадает |
||
с массовым |
паросодержанием при прогреве |
ядра |
потока |
||
жидкости до |
температуры |
насыщения. |
|
|
|
Ввиду того что в двухфазном потоке из-за различия плотностей фаз существует явление проскальзывания, ис
тинные скорости |
фаз не равны, а величина Jb |
не ха |
рактеризует доли сечения канала, занятого паром. |
|
|
Истинные |
параметры двухфазного потока |
|
Одним из основных истинных параметров является ис тинное объемное паросодержание, равное доле сечения канала, занятой паром:
|
|
|
(7.22) |
где |
и |
f |
- площади сечения канала, занимаемые |
паровой и жидкой фазой соответственно. |
|||
Величина |
f |
входит в выражение для истинной |
|
плотности |
паровой |
смеси |
|
286
Л и - ? Л ' + u - ? ) /> ' |
(7.23) |
к поэтому определяет движущий напор в установках с ес тественной циркуляцией (отсюда иногда (р называется на порным паросодержанием), а также имеет очень важное значение для кипящих ядерных реакторов, обусловливая замедляющие свойства теплоносителя.
Величина <р позволяет определить истинные ско рости пара и воды в данном сечении:
Относительная скорость фаз (или скорость скольжения) определяется разностью истинных скоростей фаз:
отн |
а |
м/ сек . |
(7.26) |
|
С учетом (7 .10), (7.24) |
и (7.25) |
величину |
аР0ГН мож |
|
но выразить через |
<f> |
и |
следующим образом: |
|
_ •£GCn _ ({ x)GCM
1-f i-Jb
4 |
f ___ 3 |
l - f j°" , i - A
f>' Jh
287
или, |
окончательно, |
|
|
_ |
(f |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
* т |
Ш |
~ - г |
|
|
|
|
|
' (7 - 27) |
|
Из (7.27) следует, что при восходящем (подъемном) |
|
||||||||||
движении смеси, когда пузырьки пара |
движутся |
быстрее |
|
||||||||
жидкости в вертикальных |
каналах, |
скольжение |
положитель |
||||||||
но ( |
и?отн |
О |
), |
при этом |
с |
|
. |
При опускном |
|
||
движении пароводяной смеси имеет место отрицательная |
|
||||||||||
скорость скольжения |
пара |
относительно |
воды (и>07н <■ О), |
||||||||
при этом |
<j> |
|
. |
При горизонтальном |
течении |
|
|||||
обычно скольжение |
положительно. |
Величина |
и |
зави- |
|||||||
сит от степени диспергированности паровой фазы в по |
|
||||||||||
токе. |
При пузырьковой и пробковой структуре |
и?отн |
|
||||||||
невелико и сравнимо со скоростью всплытия отдельных |
|
||||||||||
пузырьков пара (0 ,3 -0 ,5 |
м /сек). |
При достаточно рассло |
|||||||||
енных потоках (кольцевые структуры) величина скорости |
|
||||||||||
скольжения |
может |
достигать больших |
значений |
(несколь |
|||||||
ко метров в секунду). |
|
|
|
|
|
|
|
||||
При кипении с недогревом, несмотря на подъемное |
|
||||||||||
движение смеси, скольжение пара отрицательно. Это |
|
||||||||||
объясняется кипением в пристенном слое жидкости, где |
|
||||||||||
основная масса пузырьков |
пара находится в |
контакте |
|
||||||||
с поверхностью нагрева. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Как следует из |
зависимости (7 .27), |
только |
при |
|
|||||||
(j) |
= 0, и?"=и>' истинное объемное парос одержание |
|
|||||||||
равно расходному |
объемному паросодержанию |
. |
|||||||||
Надежная и устойчивая работа парогенерирувдих эле |
|
||||||||||
ментов теплообменных аппаратов зависит от правильного |
|
||||||||||
определения истинных паросодержаний. Знание величины |
|
||||||||||
(j) |
имеет |
особо |
важное |
значение для |
оптимального |
|
|||||
выбора параметров работы кипящего реактора с естествен ной циркуляцией. Объемное паросодержание в активной
288
зоне такого реактора формирует полезный напор и опре деляет стабильность поддержания нейтронной мощности, флуктуации которой, начиная с некоторой среднеинтегра - льной по высоте и радиусу величины <р , могут достичь недопустимых значений. Последнее объясняется тем, что компоненты пароводяной смеси, являщейся как замедлителем, так и теплоносителем, обладая разными физико-нейтронными свойствами, определяют физические параметры размножающей среды.
Экспериментальное исследование истинных паросодержаний началось еще в ЗО-е годы (Д.§.Петерсон, М.А.Стырикович,О.М.Балдина и д р .). Вначале основным методом определения у? было измерение полезных напоров.
В настоящее время разработаны достаточно точные мето ды, основанные на ослаблении поглощения бета,- или гамма-лучей двухфазной средой. Применяются также ме тоды "взвешивания" экспериментального участка, методы измерения электромагнитных характеристик среды, ско ростной киносъемки и фотографирования и др. Методика проведения таких экспериментов не является совершен ной и связана с неизбежными погрешностями.
Многочисленные экспериментальные исследования по казали, что относительная скорость пара u>0jH может значительно превышать скорость всплытия пузырей. Ука занный эффект объясняется разными причинами. Одной причиной является неравномерность поля скоростей в
сечении |
канала. Паровой пузырь, рожденный на стенке |
|
канала, |
находится |
в зоне большого градиента скоростей |
и под воздействием |
аэродинамической подъемной силы |
|
движется в |
ядро потока в сторону повышенных скоростей |
|
жидкости. Нентгальная |
часть потока становится наиболее |
|
насыщенной |
пузырями. Имея повышенное паросодержание и |
|
двигаясь с |
повышенной |
скоростью, ядро потока создает |
1°, зак. 7д |
|
289 |
эффект положмтельной относительной скорости. Таким об разом, наличие поля скоростей смеси и неравномерное распределение фаз по сечению потока являются одной из причин неодинаковых средних скоростей фаз. Другая при чина - скольжение пара внутри движущихся слоев путем всплывания пузырьков или вследствие продвижения пара через слой уносимых капель при наличии капельной формы движения.
Учитывая два физических процесса, объясняющих нали чие фактора проскальзывания легкой фазы, и используя принцип аддитивности, ряд авторов обрабатывают экспе риментальный материал в виде зависимости
|
|
^ |
= аи*см* ^ М/сек t |
(7.28) |
|
где |
а |
- коэффициент, |
учитывающий неравномерность |
||
|
|
распределения |
пара по сечению потока; |
||
£- член, учитывающий эффективную скорость всплытия пузырьков пара.
Если а^сн-*0(и^— ^0, х — О), то ,т .е .
истинная скорость пара стремится к скорости всплытия пузырьков пара.
Б результате указанной обработки опытных данных бы
ло получено значение коэффициентов» |
а |
= |
1,19 |
и |
|||||
jf |
= 0,48'*0,0015р |
м/сек, |
где |
р |
- давление,кгс/см? |
||||
Эти значения находят и теоретическое подтверждение. |
|||||||||
После |
определения величины |
tx>" |
истинное |
объемное |
|||||
паросодержание можно найти по формуле |
|
|
|
|
|||||
? |
- |
$ |
или |
f = |
|
|
|
(7.29) |
|
|
Q |
* |
|
au,CM+ i |
|
|
|||
На рис. |
7 .2 приведены опытные |
данные |
по |
^ |
при |
||||
290