Деева В.И. - Теплообмен в ядерных енергетических установках (1062190), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Для условий задачи 226 рассчитать коэффициент теплоотдачи к потоку кипящей воды при тепловой нагрузке поверхности70qF = 1,2 106 Вт/м2 для трех значений скорости циркуляции w0 = 0,5;3,0 и 6,5 м/с. Остальные величины оставить без изменения.229. В прямоточных парогенераторах ЯЭУ при дисперснокольцевом течении пароводяного потока в области докризисныхрежимов теплообмена коэффициент теплоотдачи от стенки парогенерирующих труб увеличивается с ростом скорости движениядвухфазной смеси ( wсм w0[1 x( /1)] , где w0 = w/ – скорость циркуляции; x – массовое расходное паросодержание).
Длятого, чтобы учесть этот эффект, можно воспользоваться формулой:дф, x1 7 109дф,0гдедф,0wсмrq23/ 200,0рассчитывается по интерполяционному соотношению длядвухфазного потока низкого паросодержаниядф,020200(формула (2.20)), а 0 и 00 – по формулам, соответственно, для однофазного потока (по скорости циркуляции) и для жидкости, кипящей в большом объеме. Оценить указанный эффект, рассмотревслучай течения пароводяной смеси в круглой трубе, если заданыследующие параметры: внутренний диаметр парогенерирующейтрубы d = 12 мм; давление p = 5 МПа; массовая скорость потокаw = 1000 кг/(м2 с); плотность теплового потока на стенке трубыq = 100 кВт/м2; средняя величина массового расходного паросодержания x = 0,5.230. Активная зона корпусного ядерного реактора с кипящейводой (реактор типа ВВРК) состоит из шестигранных кассет, в которых находятся пучки тепловыделяющих стержней наружнымдиаметром d = 9,1 мм, образующие правильную треугольную решетку с шагом sреш = 13 мм.
Вынужденное течение воды, кипящейна поверхности твэлов высотой H = 3,5 м, осуществляется в ячейках между твэлами с температурой воды на входе tж.вх = 275 С придавлении p = 7 МПа. Рассмотреть отдельную ячейку, расход воды вкоторой Gяч = 0,15 кг/с, а плотность теплового потока на поверхности твэлов по высоте z изменяется по закону71q( z) q04n 0anzHn,где q0 = 0,6 МВт/м2; a0 = 0,597; a1 = 3,553; a2 = 9,742; a3 = 8,566;a4 = 2,826.Рассчитать распределения по высоте ячейки: плотности теплового потока q, температуры tж и относительной энтальпии теплоносителя x (массового расходного паросодержания), объемного расходного паросодержания , плотности и скорости двухфазной смеси, температуры поверхности твэлов.
Имея в виду, что в выходномучастке канала двухфазный поток практически является равновесным, определить коэффициент скольжения s по формуле для адиабатного течения в вертикальных пучках стержнейps 1 2,27 1pкр20,7w.Вычислить истинное паросодержание потока, а также истинныезначения скоростей воды и пара на выходе из рассматриваемойячейки.Указание: при расчете коэффициента теплоотдачи к двухфазному потоку использовать формулу, представленную в задаче 229.231.
Определить критический тепловой поток применительно кусловиям работы ядерного реактора ВВЭР-1000, используя следующие данные: давление воды в реакторе p = 16 МПа, массоваяскорость w = 3000 кг/(м2 с), относительная энтальпия x = 0,2.Расчет qкр выполнить по формуле Безрукова:qкр 0,795(1 x)n ( w)m (1 0,0185p) ,где m = 0,311(1 x) 0,127; n = 0,105p – 0,5; p в МПа, qкр в МВт/м2.232. Используя таблицы критических тепловых нагрузок длякруглой трубы диаметром 8 мм (см. табл. П.15), сравнить значенияqкр при давлении 7 МПа и массовых скоростях парожидкостнойсмеси 500 и 3000 кг/(м2 с) в случае кипения недогретой воды(x = 0,1) и при паросодержании в потоке (x = 0,1). Чем вызван72разный характер изменения qкр с массовой скоростью при x = 0,1и x = 0,1?233.
На выходе парогенерирующего канала внутренним диаметром 8 мм пароводяная смесь должна иметь паросодержание x = 0,2.Определить оптимальные значения давления p и массовой скоростиw, при которых можно будет обеспечить максимальный запас донаступления кризиса теплоотдачи. Какова величина удельной критической тепловой нагрузки в выбранном режиме?Указание: для решения задачи воспользоваться табл. П.15.234. В равномерно обогреваемый парогенерирующий каналвнутренним диаметром 14 мм и длиной 2,5 м подается вода поддавлением 14 МПа. Скорость воды на входе в канал 2,7 м/с, температура 290 С. Определить критическую мощность канала.Указание: для решения задачи воспользоваться табл.
П.15.235. Вода в состоянии насыщения при давлении 10 МПа подается со скоростью 3 м/с на вход равномерно обогреваемой круглойтрубы диаметром 12 мм и длиной 2,2 м. Какова минимальная мощность тепловыделения, при которой возникает кризис теплоотдачи?Указание: для решения задачи воспользоваться табл. П.15 и П.16.236. В наиболее нагруженной тепловыделяющей сборке кассетного типа судовой ЯЭУ вода, охлаждающая стержневые твэлыдиаметром d = 6,8 мм, движется с массовой скоростьюw = 3000 кг/(м2 с). Давление воды p = 12 МПа. В сборке высотойH = 1,3 м стержни размещены по сторонам правильного шестиугольника с шагом s = 9,6 мм.
Предполагается, что кризис теплоотдачи может возникнуть на расстоянии от входа в сборку L 0,5H всечении, где относительная энтальпия теплоносителя достигнетзначения x = 0,1. Рассчитать критический тепловой поток с использованием табличного метода, разработанного ФЭИ [13]:qкр = qкр.табK1K2K3,где qкр.таб(p, w, x) – табличное значение критического тепловогопотока, МВт/м2, для базовой сборки с параметрами: s/d = 1,4; тепловой диаметр ячейки dт = d[1,103(s/d)2 – 1] = 9,36 мм; L/dт 300;K1, K2, K3 – поправки, соответственно, на тепловой диаметр ячейки,относительный шаг расположения стержней и на влияние входных73условий сборки; а именно: K1 = (dт/9,36) – 1/3, где dт в мм;K2 = 0,2 + 0,57(s/d) при s/d = 1,1 1,52; K3 = 1,0 + 0,6exp(– 0,01L/dт).Указание: для решения задачи воспользоваться табл.
П.17.237. В закризисной зоне прямоточных парогенераторов пароводяная смесь высокого паросодержания имеет дисперсную структуру, где мелкие капли жидкости с температурой, близкой к температуре насыщения, движутся в потоке перегретого пара. Эта зона характеризуется сравнительно низкими коэффициентами теплоотдачи от греющей стенки и может занимать заметную часть общейдлины парогенерирующего канала. Для расчета коэффициента теплоотдачи внутри круглых труб и кольцевых каналов, работающих взакризисной области режимных параметров, можно использоватьформулуNu0,023{Re Prс[ x ( / )(1 x)]}0,8Y ,где Nu = d/ ; Re = ( w)d/ ; Prс – число Прандтля для пара притемпературе стенки; Y 1 0,1[(ρ / ρ 1)(1 x)]0,4 ; x – расходноемассовое паросодержание. Рассчитать длину трубы, необходимуюдля получения из пароводяной смеси сухого насыщенного пара взакризисной зоне парогенератора, если известны следующие данные.
Поверхность нагрева прямоточного парогенератора ЯЭУ состоит из отдельных секций, каждая из которых содержит десятьпараллельно включенных трубок внутренним диаметромdвн = 8 мм. Трубки с толщиной стенки = 1 мм изготовлены из титановогосплаваскоэффициентомтеплопроводностис = 13 Вт/(м К). Давление внутри трубок 4 МПа, общий массовыйрасход нагреваемой среды в секции 0,4 кг/с. Граничное паросодержание, при котором происходит ухудшение теплоотдачи (началозакризисной зоны), xгр = 0,85. Коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности трубок 1 = 15 103 Вт/(м2 К), средняя температурагреющей воды t1 = 315 С. Определить также средние по длине рассматриваемого участка температуры наружной и внутренней поверхностей трубок.238.
В прямоточном парогенераторе используются трубные каналы внутренним диаметром 8 мм. Нужно ли при тепловом расчетеразбивать участок канала, в котором паросодержание x изменяется74от 0 до 1, по длине на отдельные зоны с разной интенсивностьютеплоотдачи? Рассмотреть два случая: 1) давление p = 5 МПа, массовая скорость w = 350 кг/(м2 с); 2) p = 16 МПа, w = 500 кг/(м2 с).239. Какая максимальная массовая скорость пара возможна втрубе прямоточного парогенератора при давлении 2 МПа, если навыходе пар должен иметь относительную энтальпию x = 1,0?Указание: скорость звука в насыщенном паре принять равной 400 м/с.240. Пар конденсируется на наружной поверхности горизонтальной трубки длиной l = 1 м и диаметром d = 20 мм.
Как изменится средний коэффициент теплоотдачи, если трубку расположить вертикально? При каком отношении длины к диаметру средние коэффициенты теплоотдачи при горизонтальном и вертикальном расположении трубки будут одинаковыми?241. На поверхности горизонтальной трубки наружным диаметром d = 28 мм конденсируется сухой насыщенный водяной пар придавлении 2,9 кПа. Температура поверхности трубки равна 10 С.Определить средний по периметру трубки коэффициент теплоотдачи и количество пара, конденсирующегося за 1 ч на одном погонном метре трубки.242. Для условий задачи 241 оценить среднюю толщину пленкиконденсата на поверхности трубы.243. На вертикальной трубке водоподогревателя конденсируетсяпар. Для улучшения теплоотдачи по высоте этой трубки на равныхрасстояниях друг от друга установлены конденсатоотводные диски.Определить зависимость среднего коэффициента теплоотдачиот числа дисков n [2].244.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
