р (1067700), страница 14
Текст из файла (страница 14)
р ~1+ — '„ 1 „=(1+ — ',Р „1 ' ф = говда„и ф = 1 — (тсо/ше) . Величина ф позволяет кроме действительных скороств определить и весьма нужные для расчетов действительные ния плотности и ско ости па ово явой смеси. (7.34) .33) и (7.42)„легко (7.43) к зависимости (7.44) (7.35) 129 определяется жанне в " настоящее врем)) иментальных быстрее.
Разница в скоростях (о е паросодерж П отсутствн ния двухфа ин экспер ная скорость или скорость сьперименталь ° шать мекая ф При эхом У 'о изм движе фаз) тем больше, чем больше, ф приходятся Упрвенство скоросте Упрощается, так плотностей. ха, пр потока щс его мо При усреднении по времени „двухфаз"ого арактерисгик паросодержаобъемных Расходов фаз можно пределевия обьемное Р щения Р= и я я основных исходное ментарного участка канала пр но так на и еделится из „ьной скоР зываемое соотиощ ости движение фаз сосредоточенно щ аналогии с ном пото"е относите лепны сечениям сут-вни в д 26) ожио полу в х азн чить В соответствии с рис.
7.3 для 1 ши=ше) нз ' а ш т из (7. ем „1. + М4в (7,32) Г= Гп+~. )т + 'т' = э'ом )тв+ тогда доля сечения, занятая паром, ф =1 Ф ь УчитываЯ ( ° ) .~( ° +в,",) 7.24) ° (7Л3) Если действительные скорости фаз рассчитывать чер жанни связан некотонз (7.25) получим юп = шарф н шв = юо/(1 ф) . (1 х) =(Р Р запйсано следу Р Р д Рассматривая рис, 7.3, можно подсчитать массу столба и — 1, а в обляной смеси высотой М: и х=О ()=6' пр нца между ним Р йЧ=Р„'М.+Яб). езио помни ньше Р При н от х предст , х .1 х всегда ме", т Зависимость ПРеобРазовав это УРавнение, длЯ деиствительной пл< „я отиошеи ' а совое и ) х пнем Р Р " смеси о,, кг/мв, получим следующее выражение: тствии скорости ктеризовать доли но могут быть Ром = Р' — ф (Р' — Р")- т отсут ~огут харак довательн Используя уравнение сплошности в виде (7.21), для де тствующи я„„и шом. (7 23) получ чим тЕЛЬНОй СКОРОСТИ СМЕСИ Шова М/С, ПОЛУЧИМ СЛЕДУЮЩУЮ Раева „„ДЛИ ОПРЕДЕЛЕ","В", '"Д>,) ф=р ,зованы потоков щи= в формулу: р' — ф (р' — р") 1 — ф 0 — р'!р') Леля сечения, занятая паром, практически однозначно,редставнм в „т только от „и известны хотя Леляет усредненнЫЕ Значения СКОРостей фаз, скорости смесьаваат, Чтс И б, „опРепеле"а ах известны плотности, поэтомУ ее называют также истинным паРосодеРд фаз, н можа „,актнческнх Ра „опРеделенин "',ь ем смеси.
Величина ф тесно связана с действительными око) Чаще всего необходимы ько преобра ми пара н воды. При постоянном значении массового расходй потока " н пользуя си повышение скорости пара приводит к уменьшению ф, ' более удоб обно, нсп уменьшении ш, ф растет. Следовательно, доля сечения, за„мость ( . 7.33.: паром, в первую очередь зависит от скорости скольжения Скорость скольжения зависит не только от параметров и на ления движения потока, но и от распределения фаз. 128 1ет сти определить для ., так кан ц~в=Дф). 1е потока оказывает )ым в основном поенню канала. вление прн двнжеание ф, используе- Но для более или достоверные данпо изменению их другому. Надежа каналах при огреваемых труб, ных наблюдений им движения и , скоростей цир- Б» 131 111- б/ Рис. 7.5. Структура потока при пароводяиоа смеси: н — нувырьнввый: б †снарядн: вавсй1 а — пнснарсный Рис.
7.6. Зависимость исгиииого росодержаипя йс е) дг движении р Аг пр ар дг,з паросодержавия от объемного раскодиого па- куляции смеси, объемною паросодержания, относительной энтальпии, положения канала и его конфигурации. На основе этих экспериментов установлено, что при движении пароводяной смеси возможны пузырьковый (или эмульсионный), стержневой (или кольцевой), дисперсный и снарядный режимы. В прямых вертикальных каналах при всех этих режимах имеет место осесимметричное движение (как с точки зрения поля скоростей потока, так н в отношении распределения фаз по сечению), если имеет место равномерный обогрев каналов по сечению.
Виды структур потока при упомянутых выше режимах представлены на рис. 7.5. Пузырьковый режим характеризуется малым паросодержанием. Отдельные паровые пузыри сравнительно малого размера концентрируются в центре трубы. С увеличением паросодержания потока происходит слияние отдельных пузырьков в довольно крупные паровые образования„продвигающиеся по центру трубьг с определенными интервалами в виде водных прослоек с равномерно распределенными отдельными пузырями пара. При дальнейшем увеличении объемного паросодержания наступает стержневой режим, который характеризуется тем, что по центру трубы движется сплошной паровой поток, отделенный от стенок трубы водяным кольцом.
Толщина водяного кольца определяется объемным паросодержаннем потока н тем меньше, чем больше 8. Дислерсньи1 /гежим характерен для потока весьма больших скоростей и большого паросодержания. При этом режиме водяная фаза уже довольно равномерно распределена в паровой фазе и поток грубо может быть представлен в виде движущегося с большой скоростью «тумана». При этих условиях относительная скорость фаз отсутствует и гр=р.
Дисперсный режим формируется посредством срыва водяной пленки со стенок, дробления водяной фазы на мелкие капельки с равномерным распределением их по 132 сечению канала. Условия срыва пленки со стенок определяются паросодержанием и скоростями. Наиболее удобно этот процесс характеризовать скоростью пара. Срыв пленки происходит прн ее определенном значении, называемом критическим а/,'Р. Л. К Рамзин, рассмотрен баланс действующих на пленку жидкости сил, теоретически получил значение и/„'р = К)/и/р", м/с, где К= =760 с-' — опытный размерный коэффициент.
Формула Рамзина впоследствии уточнялась. В частности, в МЭИ Н. А. Можаров получил расчетную формулу, которая учитывает паросодержание потока: и/н = 118 ~/ — „( — ) ~ — / (7.45) где о — поверхностное натяжение, кг/м; г/,— эквивалентный диаметр канала, м. Характерными режимами для ПГ АЭС являются пузырьковый и стержневой. Снарядный режим может существовать только при низких давлениях. Уже при давлениях, больших 3 МПа, крупных пузырей пара не наблюдается.
При давлениях выше средних пузырьковый режим может сохраняться и до весьма больших паросодержаний. Например, при давлениях 10 МПа и выше значение объемного паросодержания, при котором еще может существовать пузырьковый режим, доходит до 80 % (х=б0%). Прн Р=80 — . "90 % пузырьковый режим переходит в стержневой. При этом, если приведенные скорости пара велики (но гв„< иг'р), поток может срывать значительную часть пленки„оставляя на стенке тонкий слой воды. Если при этом тепловой поток достаточно велик, то может произойти высыхание оставшейся пленки и резкое снижение интенсивности теплоотдачи, Приведенные выше значения паросодержапий, при которых происходит перестройка пузырькового режима в стержневой, а затем в дисперсный с высыханием пленки воды, могут быть и ниже в зависимости от режимных факторов.
Для труб с углом наклона более 30' режимы течения близки к режимам, имеющим место при тех же определяющих факторах в вертикальных трубах, отличаясь асимметрией в распределении фаз по сечению. В них легкая фаза будет отжиматься в верхнюю часть сечения. В горизонтальных и слабо наклоненных трубах эта асимметрия усиливается, и при малых скоростях потока можно ожидать даже полного разделения фаз по сечению трубы. Эти режимы называют расглоенными. При высоких тепловых потоках для ПГ с высокотемпературными теплоносителями они недопустимы.
Возможность перехода к расслоенпым режимам характеризуется определенной массовой скоростью потока. Чем больше эта скорость, тем большее количество влаги вырывается из водяных объемов н переносится в верхние зоны сечения. Существуют такие массовые скорости, при которых в горизонтальном канале возни- 133 кают подъемные силы, способные обеспечить кольцевой слой влаги по всему сечению горизонтальной трубы.
Определение предельного значения массовой скорости потока, кг/(мз с), при которой в слабонаклонном или горизонтальном канале отсутствует расслоение, можно проводить по формуле (7.46) где С вЂ” постоянный коэффициент, зависящий от параметров пароводяной смеси н ее расходных характеристик.
Приближенно он может быть определен из соотношения Сж (7.47) 1 + ( а(хта„) Предельные значения массовой скорости, при которых отсутствует расслоение, растут с повышением давления н массового паросодержания потока. Для расчета гидродинамических характеристик двухфазного потока при пузырьковом и стержневом режимах можно использовать функциональную связь между ~р н р. А. А. Арманд для вертикальных и горизонтальных труб (исключая расслоенный режим) рекомендует следующее соотношение: р= С,[1, (7.48) где Сч — коэффициент пропорциональности, зависящий от давления пароводяной смеси, а при малых скоростях пиркуляции и от скорости смеси. Из рис.
7,6. видно, что в области значений 6 от 0 до 0,8 имеет место линейная зависимость между ч~ и 6. При больших скоростях циркуляции с ростом давления значения Ч~ и 8 приближаются друг к другу (Сч=1). В нормативных методах гидравлического расчета паровых котлов ВТИ вЂ” ЦКТИ [32) представлены номограммы, разработанные ВТИ на основе анализа экспериментальных данных, для определения С в зависимости от давления, скорости смеси, диаметра трубы и угла наклона ее при течении пароводяной смеси в необогреваемых трубах.
Экспериментально было установлено, что в обогреваемых трубах значения ч повышаются, однако значительное отличие имеет место при тепловых потоках, больших 4-10з †: 6 10' В /мз. В последнее время в связи с потребностями более точного определения истинного паросодержання (например, для расчета 134 реакторов с водным теплоносителем) большое число экспериментов проведено в МЭИ, ВТИ, ЭНИН и др. В основу расчетных закономерностей для определения ~р в большинстве этих работ положены данные по коэффициентам скольжения фаз, что наиболее близко соответствует действительному механизму движения двухфазных потоков. Гидравлические сопротивления при движении двухфазного потока. В $ 7.2 упоминалось, что для расчета гидравлических сопротивлений при движении двухфазного потока в различных каналах необходимо упрощать модель потока, рассматривая его как гомо- генный.
Только для такого случая можно рекомендовать общие закономерности. Гидравлические сопротивления Лр„Г1а, при движении в трубах или при продольном омывании пучков труб в соответствии с (7.1), (7.5), (7.7) для потока гомогенной пароводяной смеси рассчитываются по соотношению Лр, = (Х5 + $Щр,'„[ш,'„)~/2. (7.49) Принимая во внимание, что р', ш", =р'ша н используя выражение для ш", (7.37), получаем Лр, = ~Х$„+ $ — ) р' — ~1+ х ( ~ — 1) ~. (7.50) В (7.50) ш"ч н х — соответственно средняя для рассматриваемого участка канала приведенная скорость пара и среднее массовое паросодержание (как правило, используется арифметическое усреднение).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
