Деева В.И. - Теплообмен в ядерных енергетических установках (1062190), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Принять, что коэффициент теплопроводности топливной композиции, состоящей из частиц диоксида урана, находящихся в матрице из сплава циркония, равен 12 Вт/(м К), а контактное термическое сопротивление между топливом и оболочкой отсутствует. Сравнить перепады температур между центром твэла итеплоносителем в случае твэлов с керамическим и дисперсионнымтопливом.200. Определить коэффициент теплоотдачи и температурныйнапор “стенка жидкость” при движении натрия в длинной круглой трубе, равномерно обогреваемой тепловым потоком2 106 Вт/м2.
Внутренний диаметр трубы 18 мм. Скорость натрия8 м/с, температура 300 С.201. При движении жидкого натрия в трубке с внутренним диаметром 12 мм его температура понижается от 550 до 350 С. Расходнатрия 0,5 кг/с. Определить длину трубки, если разность температур натрия и стенки по длине трубки не меняется и равна 10 С.202. Для охлаждения активных зон перспективных ядерных реакторов на быстрых нейтронах предусматривается использоватьнатрий или свинец. Сравнить коэффициенты теплоотдачи и перепады давления вследствие трения при турбулентном течении на65трия и свинца в обогреваемой горизонтальной круглой трубе внутренним диаметром d = 20 мм и длиной l = 3 м при условии одинаковых затрат мощности на прокачку теплоносителя через трубуN = 40 Вт при температуре 450 С.
КПД насоса принять равным0,7. В расчетах коэффициентов теплоотдачи использовать установленные в экспериментах зависимостиNu a b Pe0,8 ,где для натрия a = 5, b = 0,025; для свинца a = 6,2, b = 0,013.Теплообмен при кипении и конденсации203. Считая, что кипение происходит на центрах парообразования размером R = 2 мкм, сравнить перегревы поверхности относительно температуры насыщения для воды и этилового спирта приатмосферном давлении.204.
Вскипание воды в сосуде при давлении 0,1 МПа произошлопри температуре стенки 116 С. При каких перегревах стенки относительно температуры насыщения закипит вода, если давлениеувеличить до 10 МПа, уменьшить до 0,05 МПа?205. В асимптотической стадии роста парового пузыря в объемеперегретой жидкости, когда объем пузыря достаточно велик и пузырь растет сравнительно медленно, можно пренебречь влияниемсил поверхностного натяжения на границе пузыря с жидкостью, атакже инерционными эффектами. В этом случае температура поверхности раздела фаз близка к температуре насыщения при заданном давлении, а скорость роста пузыря практически целиком определяется скоростью передачи тепла теплопроводностью через тонкий слой перегретой жидкости на поверхности пузыря. Полагая,что можно пренебречь кривизной межфазной поверхности, принятьтолщину пограничного слоя равной aж , а разность температурна границах этого слоя tж ts.
Вывести формулу для расчета скорости роста парового пузыря в объеме перегретой жидкости.206. Оценить отрывной диаметр D0 пузыря пара при кипенииводы в условиях большого объема при атмосферном давлении. Дляоценки использовать известную формулу Фритца:66D0 0,02()g.Краевой угол смачивания водой поверхности нагрева = 50 .207. Согласно модели Лабунцова – Ягова зависимость радиусапарового пузыря, растущего на поверхности нагрева, от времениимеет видR (0,3Jaгде Jacprt0,09Ja2 12Ja ) a ,число Якоба.Вычислить время роста парового пузыря на теплоотдающейстенке при кипении на ней воды под атмосферным давлением. Пузырь отрывается от стенки при достижении размера, который можно определить по формуле Фритца.
Перегрев стенки t относительно температуры насыщения составляет 10 С. Краевой уголсмачивания водой поверхности нагрева принять равным 40 .208. Рассчитать модуль роста паровых пузырей R/ a при кипении на поверхности теплоотдающей стенки воды в большом объеме. Плотность теплового потока на поверхности стенкиq = 105 Вт/м2. Расчеты провести для давлений p = 0,1 и 8,6 МПа поформуле Лабунцова – Ягова.209.
Согласно экспериментальным данным отрывной диаметрпаровых пузырей при кипении воды в большом объеме в среднемприблизительно равен 2 мм при давлении 0,1 МПа и 0,15 мм придавлении 8,6 МПа. Используя результаты решения задачи 208, оценить время роста парового пузыря при указанных давлениях и тепловой нагрузке на теплоотдающей поверхности 105 Вт/м2.210. Определить коэффициент теплоотдачи и температуру наружной поверхности трубки испарителя при кипении на ней водыпод давлением 4 МПа.
Тепловая нагрузка поверхности нагрева4 105 Вт/м2.67211. Определить тепловую нагрузку поверхности нагрева припузырьковом кипении в большом объеме воды под давлением3 МПа, если температура поверхности нагрева tF = 245 С.212. Из-за образования накипи на теплоотдающей поверхноститемпература стенки кипятильника при тепловом потокеqF = 2 105 Вт/м2 повысилась до 134 С. Определить термическоесопротивление слоя накипи и оценить его толщину, если коэффициент теплопроводности накипи н = 1,0 Вт/(м К).
Вода кипит приатмосферном давлении.213. При длительном кипячении воды в условиях атмосферногодавления на поверхности нагрева образовалась накипь. Оценитьтолщину слоя накипи, если при неизменной тепловой нагрузкетемпература поверхности повысилась со 110 до 130 С. Коэффициент теплопроводности накипи принять равным 1 Вт/(м К).214. Определить тепловой поток через стенку из нержавеющейстали толщиной = 1,5 мм, если одна из поверхностей стенки имеет температуру 125 С, а на другой кипит вода под давлением0,1 МПа.215. Определить тепловой поток с погонного метра трубки парогенератора наружным диаметром d = 16 мм с толщиной стенки= 1,4 мм, выполненной из нержавеющей стали.
Внутренняя поверхность трубки омывается теплоносителем с температуройtж = 278 С, коэффициент теплоотдачи = 2 104 Вт/(м2 К). На наружной поверхности трубки кипит вода под давлением 4,3 МПа.216. Определить поверхность нагрева парогенератора производительностью 230 т водяного пара в час при давлении 3,2 МПа.Предполагаемый перегрев теплоотдающей поверхности относительно температуры насыщения составляет 10 С.217. Рассчитать величину критического теплового потока прикипении воды в большом объеме для давлений 0,2; 1,0; 6,4; 8,6;14,6; 18,7 МПа.
Построить график зависимости критического теплового потока от давления.218. Сравнить величины критических тепловых потоков при кипении воды, азота и гелия в большом объеме. Расчеты выполнитьдля давления p = 0,1 МПа.68219. Оценить максимальный перегрев стенки при пузырьковомрежиме кипения воды в большом объеме для давлений 0,1; 1,0 и10,0 МПа.220. На вход парогенерирующего канала подается недогретая дотемпературы насыщения вода (относительная энтальпия xвх 0).Найти относительную энтальпию воды xи.п, при которой начинаетсяинтенсивное парообразование в двух случаях: при давлении 7 и16 МПа. В каком из этих случаев больше расстояние от входа в канал до сечения с xи.п, как будут отличаться недогревы жидкости дотемпературы насыщения в данном сечении? Равномерная тепловаянагрузка на стенке канала q = 106 Вт/м2, массовая скорость воды вканале w = 103 кг/(м2 с), энтальпия жидкости на входе в канал дляобоих случаев одинакова.Указание: относительная энтальпия начала интенсивного парообразования воды может быть оценена по эмпирической формуле:xи.пгдеtscp145rqr w,t ж – недогрев воды до температуры насыщения.221.
В равномерно обогреваемом канале, на поверхности которого задана тепловая нагрузка q = 106 Вт/м2, движется недогретаядо температуры насыщения вода при давлении 7 МПа, коэффициент конвективной теплоотдачи от стенки канала к воде42конв = 10 Вт/(м К). При этих параметрах уже принципиально возможно образование небольшого количества первых пузырьков пара, что принято рассматривать как начало кипения. До какого значения надо уменьшить недогрев воды , чтобы в канале началасьинтенсивная генерация пара? По экспериментальным данным существует связь между относительными энтальпиями потока водыпри возникновении кипения и начале интенсивного парообразования, а именно xн.к = 3xи.п.
Какова в рассматриваемых условиях массовая скорость w воды в канале?222. Для двухфазного потока найти связь между массовымx = M /(M + M ) и объемным = V /(V + V ) расходными паросодержаниями, где M и M массовые, а V и V объемные расходыжидкости и пара.69223. Выразить истинное объемное паросодержание двухфазногопотокаS /(S + S ) в первом случае через объемное расходноепаросодержание, а во втором – через массовое расходное паросодержание. Коэффициент скольжения s = w /w , определяющий отношение средних скоростей пара w и жидкости w через занимаемые ими сечения канала S и S , считать заданным.224. В парогенерирующем канале кипит недогретая до температурынасыщениявода(давление1 МПа,недогревts tж = 100 С).
Интенсивность теплоотдачи однофазной конвекцией (без учета влияния кипения) конв = 104 Вт/(м2 К). Сравнитьвклады в общий теплоперенос однофазной конвекции и кипения в2) q = 1,2 106 МВт/м2;трехслучаях:1) q = 1,05 106 МВт/м2;623) q = 2 10 МВт/м .Указание: для оценки вкладов использовать формулу:tсtstконвгдеконвtконв tс(2.19) с заменой q наtsq/q13/ 2 2 / 3[1( tконв / tб.о)конв;q qн.кб.оtб.оqtсконв(t s],t s рассчитывается по формулеtж ) .225. Найти разность температуры стенки трубы и температурынасыщения (давление и тепловая нагрузка заданы) при кипении втрубе движущейся воды.
Соответствующая разность при кипении вбольшом объеме равна t00, а при несущественном вкладе в теплообмен парообразованияt0 (последняя величина рассчитываетсяпо формулам для однофазного конвективного теплообмена).226. Определить коэффициент теплоотдачи при вынужденномдвижении кипящей воды в равномерно обогреваемой трубе внутренним диаметром d = 16 мм при следующих условиях: скоростьциркуляции двухфазной смеси w0 = 3,0 м/с, давление p = 0,2 МПа,тепловая нагрузка поверхности qF = 6 105 Вт/м2.227. Как изменится коэффициент теплоотдачи для условий задачи 226, если скорость циркуляции смеси уменьшить доw0 = 0,5 м/с, увеличить до 6,5 м/с?228.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
