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

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 135

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Вследствие ряда упрощающих допущений приведенный выше вывод, впервые сделанный Нуссельтом, является приближенным, поэтому расчет по формуле (9.15) дает заниженные примерно на 20% значения коэффициента теп­ лоотдачи.

Теоретическое решение задачи с учетом сил инерции и конвективного переноса тепла было получено Г.Н.Кру-

жилиным и Д.А.Лобунцовыы. Ими было

показано,

что

при

значениях

критерия

фазового

превращения К ~ - —

^ 5

и при

i ^ Р * —

100 более

точное

решение

совпадает

с решением Нуссельта. Однако при больших температурных напорах ( К 5) точное решение дает более высокие значения коэффициента теплоотдачи по сравнению с фор­ мулой (9 .1 5 ).

В приближенное решение может быть введено уточне­ ние, обусловленное переменностью физических параметров пленки конденсата. Для этого рекомендуется правую часть формулы (9.15) умножить на поправочный коэффи­ циент

При выводе формулы (9 .15) не учитывалась также воз­ можность возникновения волнового движения пленки кон­ денсата. Д.А.Лабунцов для учета влияния волнового движения пленки на интенсивность теплоотдачи рекомен­ дует вводить поправочный множитель <5"№ = R e c'M » где

г1Я$

R e

-

-

критерий Рейнольдса для пленки;

 

и?

-

средняя скорость течения пленки в рас­

 

 

 

сматриваемом сечении;

 

 

- толщина пленки конденсата;

 

 

-

коэффициент

кинематической вязкости

 

 

 

конденсата.

 

Число Re

определяется

для нижнего сечения пленки

конденсата.

 

 

 

 

Таким образом,

с учетом

поправочных множителей

среднее значение коэффициента теплоотдачи для верти­

кальной поверхности может быть определено по формуле

 

 

аС

=

&

 

Опытные данные различных авторов показывают, что

при

Re ^

400

течение пленки становится турбулент­

ным. При этом в верхней части поверхности течение плен­ ки продолжает оставаться ламинарным, т .е . на поверхно­ сти теплообмена имеет место смешанное течение пленки конденсата. Не останавливаясь на теории этого вопроса, ограничимся рассмотрением номограммы, разработанной Д.А.Лабунцовым для расчета теплоотдачи при конденсации неподвижного пара на вертикальной поверхности и охва­ тывающей как область ламинарного, так и область сме­ шанного течения пленки конденсата (рис. 9 .2 ). Номо­ грамма позволяет найти среднее значение коэффициента

теплоотдачи об

в зависимости от

высоты поверхно­

сти теплообмена

Н

, температурного

напора

(±t- tstCT и температуры

насыщения

ts

 

Формула для расчета

среднего значения

коэффициента

теплоотдачи при кондеисации неподвижного пара на гори­ зонтальной трубе по аналогии с вертикальной трубой

441

может быть получена после разбивки горизонтальной тру­

бы на ряд элементарных площадок,

расположенных

под раз­

ными углами

^

к горизонту, и интегрирования

по пе­

риметру. Формула для

определения

-г

имеет

вид

 

 

 

« Г г Ч л ?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(9.16)

где с/ -

диаметр

трубы.

 

 

 

Рис. 9 .2 .

График для

расчета

oL

при конденсации

 

 

неподвижного пара

на вертикальной поверх­

 

 

 

 

 

ности

 

 

Формула (9.16) получена при тех же упрощающих допу­

щениях, что и формула

(9 .15).

Переменность физических

параметров

конденсата

может быть учтена,

как и ранее,

введением

поправочного

множителя

<St

. Поправку на

волновое

движение

с?

следует вводить только в том

случае,

когда диаметр

трубы

d > 2 0

, так как

на трубах малого диаметра волновое движение не успевает развиваться.

Задача по теплоотдаче при конденсации пара может быть решена и на основе теории подобия.

При выводе формулы (9.14) были использованы диффе­ ренциальные уравнения теплопроводности и движения жид­

кой пленки и условия однозначности. Критерии подобия, характеризующие процесс теплообмена при конденсации, могут быть получены как из рассмотрения дифференциаль­ ных уравнений и условий однозначности, так и из анали­ за конечного результата аналитического решения. № ог­ раничимся рассмотрением конечного вида расчетной фор­ мулы и преобразованием ее к критериальному виду.

Запишем формулу (9.Г4) в виде

 

/ / * ?

Л 3 \ #

 

- А \ у ш

1 ’

(9- 17)

где

Sin (р\Щ

 

/1 =

 

ч ~ )

;

 

 

 

/- определяющий размер поверхности охлаждения.

Умножая левую и правую части формулы (9.17) на

и

учитывая, что

j u

=

, получим

 

 

./ е ч - ч У *

 

 

Дополнительно умножив

выражение в скобках на -----

,

будем иметь

 

 

 

^

 

оС£

[ $ е г

y)Cf

г

 

Л

А

*

Л

'

 

 

 

Ш

 

или

 

Ни= A (GzPzK)

(9.18)

 

где

 

GrQ i l l

,

Рг

J C f

9 .

 

Л

a

7

 

9 *

'

 

К =

- критерий фазового

превращения,

 

 

критериальное уравнение

Ни

- -f(Gz,Pz,K)

мо­

жет быть получено и из анализа исходных дифференциаль­ ных уравнений и условий однозначности, использованных

в§ 52.

§53. Теплообмен при пленочной конденсации движуще­

 

гося

паса на

горизонтальных

одиночных

трубах

 

 

 

 

й п у ч щ

,тру0.

 

 

 

Приведенная в предыдущем параграфе формула (9.16)

не учитывает

влияния скорости пара

на

теплоотдачу при

конденсации. Как показывают теоретические и экспери­

ментальные исследования, при увеличении

скорости пара

интенсивность

теплообмена увеличивается, при этом

рост otr

будет тем значительнее,

чем больше темпе­

ратурный напор

Л t

и давление пара

P s

•

3

результате

обобщения опытных данных Л.Д.Берман

рекомендует следующую формулу для расчета среднего

значения коэффициента теплоотдачи одиночной горизон­

тальной

трубы

 

с учетом влияния скорости

пара:

 

 

 

 

*1

\ K

\ t 4

 

 

(9.19)

 

 

 

 

 

 

 

Физические параметры конденсата, входящие в форму­

лу (9 .19),

определяются

по температуре

насыщения. Из­

вестно,

что

процесс

конденсации на

пучке труб

отличает­

ся от конденсации на одиночной трубе. Изменение интен­ сивности теплоотдачи в горизонтальном трубном пучке

обусловлено уменьшение!! скорости движения пара с уве­ личением числа рядов труб, из-за частичной конденсации пара и увеличения толщины пленки конденсата за счет его стекания с трубки на трубку. Приведенные факторы вызывают снижение интенсивности теплоотдачи при возра­ стании номера числа трубок. Конденсат стекает с труб­ ки на трубку не в виде сплошной пленки, а в виде от­ дельных капель и струй. Стекающие капли и струи утолща­ ют пленку на нижележащей трубе и одновременно возму­ щают ее движение, что способствует появлению волнового, а в некоторых случаях и турбулентного режима течения пленки. Это в значительной мере компенсирует увеличе­ ние термического сопротивления за счет утолщения плен­ ки конденсата.

Л.Б.Берман, полагая, что температурный напор и дав­ ление пара по высоте горизонтального трубного пучка не изменяются, рекомендует следующую формулу для опреде­ ления среднего для пучка коэффициента теплоотдачи оСп :

 

 

 

 

о,ме

(9.20)

 

<*г

'

ыг

[1-а-<£)0‘*ц\п о,г

 

 

где

п

 

 

число рядов труб по высоте кори­

 

 

 

 

дорного пучка или половина числа

Gfoc

&€ых

рядов для шахматного пучка;

степень конденсации пара;

 

Gtf x

GfocИ

G,еых

весовые расходы пара на входе и

 

 

 

 

выходе из пучка.

 

Среднее значение коэффициента теплоотдачи в гори­

зонтальном трубном пучке может быть

определено также

путем введения поправочного множителя

£п

t

= G„oCf

 

(9.21)

W j

Смотрите также файлы