р (Рассохин Н.Г - Парогенераторные установки атомных станций (1987)), страница 11

(6.3) Величины, входящие в критерии: а — коэффициент теплоотдачи, Вт/(мо. К); Х вЂ” теплопроводность, Вт/(м. К); т — кинематическая вязкость, мо/с; и — динамическая вязкость, Па.с; р — плотность, кг/мо; а — коэффициент температуропроводности, мо/с; с„— удельная теплоемкость, Дж/(кг-К); ш — скорость потока, м/с; с( — определяющий линейный размер, м. Различная функциональная связь критериев в (6.1) и (6.2) соответствует особенностям механизма передачи тепла жидкими металлами и неметаллическими теплоносителями. Благодаря большим значениям Х жилких металлов и соответственно малым Рг молекулярная теплопроводность не только определяет передачу тепла вблизи степки, по и вносит большой вклад в этот процесс в зоне развитого турбулентного ядра потока.

Физические константы, входящие в критерии, зависят от температуры среды, что должно учитываться при выборе их из таблиц. Соответствующая температура представляет собой усредненную величину как по сечению канала, так н по его длине. Теплообмен в ПГ происходит в различных гидродинамических условиях, обусловливаемых скоростью течения и формой каналов. Эти факторы влияют не только на значение Ке, входящего в критериальные формулы, но и на вил самих формул.

102 В соответствии с этим теплообмен при продольном обтекании (в том числе и внутри труб) описывается расчетными зависимостями, отличающимися от применяемых для поперечного обтекания. Критериальные зависимости являются эмпирическими н справедливы только в той области изменения определяющих параметров, в которой они подтверждены лостоверными экспериментальными данными. Тепчообмеи при продольном течении капельиых жидкостей и газов (Рг>0,5). Для расчета коэффициента теплообмена, (Вт/(мо.К), при развитом турбулентном (Ке~!0') течении среды в трубах и продольно омываемых каналах следует пользоваться формулой, предложенг|ой М.

А. Михеевым: а = 0,021(Х/ой (гео оРго ооС1Се (6.4) Коэффициент С~ представляет собой поправку, учитывающую изменение физических свойств среды при изменении ее температуры, для капельных жидкостей С, = (Рг, /Рг„)"'. (6.5) Применительно к ПГ АЭС коэффициент С, будет иметь существенное значение для органических теплоносителей. Для воды при 1~200'С он близок к единице.

На газы данная поправка не распространяется. Рекомендуемые для газовых теплоносителей поправки на температурный фактор лругого вида практического значения не имеют даже для высоких температур. Коэффициент Сг~1 только при очень малых отношениях длины трубы 1 к ее диаметру д. При 1/о()50 С~= 1. Входящий в (6.4) характерный линейный размер о( представляет собой внутренний диаметр при движении среды внутри труб и эквивалентный диаметр о(, при продольном движении в канале любой другой формы, в том числе и при продольном омывании пучка труб.

Эквивалентный диаметр определяется по формуле до = 4//П, (6.6] где / — площадь проходного сечения, мо; П вЂ” полный (смачиваемый) периметр канала, м. Следует иметь в виду, что метод расчета теплоотдачи при продольном течении в разных каналах с помощью их эквивалентного диаметра дает во многих случаях точность решений значительно меньшую, чем для труб. В частности, для определения коэффициентов теплоотдачи в кольцевых каналах при турбулентном течении капельных жидкостей и газов более точные данные получаются по формуле, предложенной В.

П. Исаченко и Н. М, Галиным. Эта формула имеет вид оп = 0017Яеооргом(с1/с1)о 1оС См (6.7) В формуле (6.7) определяюший размер о(о поправки С~ и С~ те же, что и в (6.4). 103 гх> га > е>я а,г е,г (6,8) Множитель (йт/й>)е'а учитывает особенности теплоотдачи от внутренней греющей трубки к среде, протекающей в кольцевом канале; йх и й> — соответственно ннешний и внутренний диаметры кольцевого канала. При турбулентном движении среды в изогнутых трубах коэффициент теплоотдачи несколько выше, чем в прямых, и может быть рассчитан по соотношению -Фй Поправка на интенсификацию теплоотдачи определяется по формуле веа =- 1 + 1,8(й//с,), (6.9) где й — диаметр трубы; /7с — радиус гиба.

Для изогнутых каналов других форм точных данных по расчету коэффициентов теплоотдачи не имеется. Формы (6.4) и (6.7), строго говоря, справедливы для труб, шероховатость которых соответствует шероховатости, обычно получаемой при изготовлении труб. При создании искусственной шероховатости, по данным МЭИ, теплоотдача в трубе может быть повышена почти в 3 раза по сравнению с гладкой. При использовании приведенных формул для воды сверхвысоких параметров точность расчета уменьшается вследствие повышения влияния изменения физических параметров (гланным образом теплоемкости) от температуры. Закритические параметры в ПГ может иметь только рабочее тело.

При движении его внутри труб, что наиболее вероятно в ПГ АЭС, коэффипиент теплоотдачи с достаточной степенью точности может быть определен с использованием формулы, рекомендованной для докритических параметров, с введением в нее дополнительных параметрических критериев. В соотнетстнии с методикой, разработанной в МЭИ Е. А.

Краснощековым и В. С. Протопоповым для расчета коэффициента теплоотдачи н определенном сечении трубы, можно рекомендовать формулу в виде ~ =0*02~К "Р"'(р /р )"( / ) (6.10) где р„и р — плотности, выбранные соответственно при температурах стенки Т„и жидкости Т; ср и ср — соответственно средиеинтегральная теплоемкость для интервала температур от Тс до Т и теплоемкость, ныбранпая по Т; в — переменный показатель степени, зависящий от отношения температуры, при которой будет иметь место максимальная теплоемкость для данного давления, Т„и Тнб при Тм/Т- =1,2 е=0,4, при Тн>/Тж=1,! е=0,55.

Среднеинтегральиая теплоемкость с, Дж/(кг.К), рассчитывается по соответстнующим значениям энтальпий и температуры )>от Нж с„= Гст Гж 104 т г у + Рнс. 6.1. Корндоркое (а) н шахматное (б) располо>невке труб в трубных пуч- ках Рнс. 6Д. Иачененне коэффнпнентов теплоотдачн по рядам коридорного (а) н шахматного (б) пучков труб Формула (6ЗО) дает удовлетворительные результаты для следующих условий: р/р„р —— 1,02 —:1,45; Тж/Тм = 0,8 —: 1,1; Тст/Тм= =0,8 —:1,2; Рг .=.0,85 —:65; с„/с„=0,07 —:4,50; 1/й>15.

Кроме (6,10) можно еще рекомендовать расчетную зависимость, предложенную 3. Л. Миропольским (281. Теплообмен при поперечном обтекании трубных пучков. Отдельные элементы поверхностей теплообмена представляют собой пучки параллельно включенных труб с коридорным или шахматным расположением (рис. 61). Расстояния между осями труб поперек потока з> и вдоль потока зх соответственно называют лопе- речным и продольным шагалш трубного пучка. В шахматном пучке еще различают диагональный шаг зл. Отношение шага к наружному диаметру трубы й„называют относительным шагом.

В ПГ принято в пределах пучка сохранять постоянство перечисленных выше геометрических характеристик. Передача тепла в трубном пучке во многом зависит от его формы, которую можно определить, если известны йж зь зь число рядов труб поперек потока г> и вдоль потока гх. В трубных пучках существуют три режима омывания: ламинарный, смешанный и турбулентный. Этим режимам соответствуют и свои закономерности теплоотдачи. Наиболее изучен смешанный режим, для которого в настоящее время имеются хорошо отработанные расчетные зависимости.

Смешанный режим течения характеризуется изменением Ке в пределах 10а — 1Оа. Этот диапазон изменения це включает в себя практически большинство возможных режимов поперечного обтекания поверхностей теплообмена. Исключение могут составить некоторые случаи днижения в межтрубном пространстве газов высоких давлений и перегретого пара с довольно высокими скоростями, Для них возможен чисто турбулентный режим течения. Для смешанного режима на основе исследований МЭИ и других организаций средний коэффициент теплоотдачи одного ряда 106 (6.11) может быть определен по уравнению (г/ц = СЯе"Ргозз(Рг /Рг )'"ее, Т а б л и и а 8.1. Значение ея лли иучкаа из круглых груб Определяющим размером является наружный диаметр трубок Ози, ОПрЕдЕЛяЮщЕй тЕМПЕратурОй — СрЕдНяя тЕМПЕратура СрЕдЫ, за исключением Рте„который рассчитывается по температуре стенки.

Скорость омывающей среды находит по самому узкому поперечному сечению рассчитываемого ряда. В (6.11) ег — множитель, учитывающий отличие интенсивности теплоотдачи в первых двух рядах пучка от средней интенсивности для пучка. Дли большинства реальных случаев поперечного обтекания поверхностей теплообмена в элементах ПГ имеет место достаточно высокая степень турбулентности набегающего потока, поэтому для любого ряда следует считать ее=1, и тогда формула (6.11) может быть использована дли определения среднего для всего пучка коэффициента теплоотдачи. Поправочный множитель а, учитывает влияние на коэффициент теплоотдачи относительных шагов, Для коридорного пучка е,=(з,/г/„)-о'з, для шахматного при з1/аз<2 е,= = (з~/зз)'/о, при з~/за~2 е,=0,12.