Задачник по теплопередаче. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. 1980 г. (944656), страница 22
Текст из файла (страница 22)
6 1Оз э Температура степки иа обогреваемой стороне капала /сх = !гк + = 400 + = 412' С Ос! 7 10з сс, 5,9.10з Так как уса О, то !са=(,.сз. Для случая плоеного капала 6з сз=6.,и Хшл Лизи и по формуле (5-30) 6 Хиа 1 а са 4! а+ Ь Реб в ' а = 2,2; Ь = 4,5 10 ' н 6 Ми 1 2,2 + 4 5 !О-4(305)о а Хиз, = Хи,, = 5,551 — 0,445 6а,сз = = — 0,08. 5,55 121 течшию жидких мстиллоп а круглых трубах, подсчптзииое ио эквв- пвлситиому диаметру; гао гга со па еа еаа с (- Ег(0-т г,о -4 Оо 42йс е,о!— сс ~ ссг сг ассе =о /ой) осг=цсг о! 722 '"' 7 =ЕВ и,' Рис. 5-17.
К задаю 5-85. Рнс. 5-!6. К задаче 5-84. 0=Агд+ Л, с. г+ т+ Фа (5-31) С е с* —— а йр в,а ' — ахе ' Ес! е,! С в с' —— е,! ! а а а.! . е,! а е ' — аае ' 9 — 133 129 128 Температура стенки на необогреваемой стороне канала ос~ 21» !сз =' !а.сэ = !ск + 0«.с» Л222 710 610 =- 400 — 0,08 .= 400 — 5,25 - 395' С 63,9 Таким образом, !22(!,ю хотя дсг=.О. Это объясняется тем, что хотя температура стенки меньше средяемассоаой температуры жидкости, градиент температуры жидкости на стенке равен пулю (рнс.
5-16, о), 5-84. Определить температуры стенок !„и !,2 при течении натрия по щелепому каналу а тех же условиях, что в задаче 5-83, если а) плотность теплового потока дс»=34«2 2,! ° !0«Вт/м' и б) О,г В й 2 7 !О» Вт/мг У к а з а п и с. Для расчеса использовать формулы (5-22) и (5-23). Ответ а) !«2=396'С; !,2 — -430'С б) !«с=!22=407 С. Характер изменения температуры натрия по сечению канала для условий, рассмотренньж в задачах 5-83 и 5-84, показан ца р нс, 5.!6.
5-85. Оп еделить распределение температуры валы по длине анен!него и внутреннего каналов а тепловыделяющем элементе с ум хо, ами теплоносителя (типа «трубки Филда», рис. 5-17). Вода поступает сверху во внешний кольцевой канал, движе я проходит поворот и движется вверх по внутреннему кольцевому каналу до выхода иэ трубки. Выполнить расчет для следующих условий: длана каждого хода !=2,5 м; температура воды на входе 02 120'С; раскод воды 6=0,22 кг/с, тепловой поток на единицу длины центрального тепловыделяющего стержня 42=3.10' Вт/ч; температура внешней поверхности внешнего канала постоянна по длине и равна коэшфнцнент тсплопсрсдачи через разделяющую каналы стенку А2 =350 Вт/(м С); коэффициент теплоотдачи к внешней стенке (иля от внешней степки) па=450 Вт/(и 'О; йс и пс постоянны по длине и их значения отнесены к едкнице длины Теплоемкость воды при.
пять постоянной: ср — — 4,3 !О'Лж/(кг С). В результате расчета определить температуру воды в конце первого хода 02 и на выходе из второго хода !с, а также координату гс, и значение 0 максимальной температуры волы в первом ходе. Ответ 0 = ! = 130'С; ! =- 182'С; х = 1,54 и; 0 = 134'С.
а ' »2 ' ' ' «с Распределение температуры по длине первого н второго ходов показано на рис. 5-!7. решение Распределение тслгпературы теплоносителя по длине внешнего кош,левого иаиаза а заданных условиях определяется следующим т за2222сиссем: где 0 — температура теплоносителя во внешнем канале; к — коорди- ната, отсчитанная от входа во внешний канал; С,=о,— Т вЂ” — '; 1 1 — /г, ='- )г ч", + 4/г йч1); (5-32) С ел+в 41 л— (ет — е,) е ' С е+ в = (е, — е,) е'-' С =г — Т— л ! З 10 = 31,7'С/м; бт 947 130 13! )Р'=.бел Вт,'С; г, и /44 — иостглгшиыс по длине «очффпипсптлл тепло. передачи, отиссенпыс к сднвпис дзпаы, Вт/(м'С). В рассмагрпва.
сном частном случае зздано /гл — пл и Т вЂ” температура поверхности геплообмепа. Г!рн х=-1 формула (5-31) дзот значение температуры в коюгс первого ходи, которал, естественно, равна тсмйерзтурс в ююалс второ, о хола Ог=-/,. 0!~ределясм значения испиши, пходглших в (о-3!): 6т — бел — — — 0,22 4,3 ! О' —.— 947 Вт/'С; '?1 3 !0' — — =-.. 66,7'С; /гл сл, 450 Сл --- да — Т вЂ” — = 120 — ! 16 — 66, 7 =- — Б2,7ч С 1 а, =:.
— ( — 2 + 1: х.,'+ 41, лг) = ! = — 1 — 450 + 10а!' 4,5л+4 3,5 4,5 ' = 0,244 1/и; 2 94? ' е,: — ( — й, — 1 Ф-, + 4й, )г,,) = — 0,72 !/и; г 2(р' 'г е'г —: ео -"' "4.-- 1,84; — 62,7.0,244 О,!65 — 31,7 — 34,22 0,244.0,165 + 0,72 1,84 Т 365 62,7.0,72-1,84 — 31,7 А. =-- — ' = — 37,6'С.
1,365 Температура воды в коппс первого хода при х: / 04 -- /г = Ал е 'г+ А ее'-г + Т+ — г /гз =- — 25,1 1,84 — 37,6 0,165 + 11б + 66,7 = 130,2' С. Распределение температуры теплоносителн по длине внутреннего канала в заданных условиях определяется следующим уравнением — В, е'х -)- В е'х-1- Т-(-— Ф, Определяем значение величии, входнших в (5-32): . ог З.(04 — == — =- 85,7'С; ЗБО Сл —.— !30,2 — 116 — 85,7 — 66,7 =. — 138,2'С; = — 74' С; 138.2 0,72 + 31,7 (0,244 + 0,72) 1,84 — 138,2 0,244 + 31,7 (0,244 + 0,72) 0,165 Температура воды на выходе по (5-32) при х=о: 41 /а —— В, + Вв+ Т+ — + — = — 74 — 12,6+ 116+ /га -1- 85,7+ ББ,7 = 181,8'С.
!4оорднллата максимальной температуры воды в первом ходе оп ределяется формулой хю = — !п! — — 1 . 1 / Але,; (5-33) е, — е, 4 Ал ел~ ' Подставляя в (5-33) значения соотпетствуюших величин, получаем: 1 / 37,6 0,72 ' 1 хм = !п ( — ) =. — (п (4,43) = 1,54 лг, 0,244 + 0,72 4 — 25,! 0,244/ 0,964 Максимальную температуру воды в первом ходе определяем по (5.31) при х=х: елх„, + 4 аах„,+Т+ ! 2. ! о,гчиглч и, 37 6 е — о,тг 4 а4 ! 116,.~- 66,7= — 36,5 — 12,4 + 182,7 = !33,8' С. !32 !; с-=290'С; !„„=330'С; !са ==-298'С; хс„, — — 1,! м; ! .'"33!'С. !с! о —— 3!6'С; х н '=0,79 м; !, —.338чС !осн о = 4!6' С; хеся ж =.
0,245 м; !осв„в = 422' С Распределение темпеуатуры воды по длине первого и второго ходов показано на рис. о-17. Штриховой линней! показано линейное распределение температуры во внутреннем канале для случая отсутствия отвода теплоты во внегпний капал; !'=!г+фх/ць 5-86. Определить распределение температуры воды по длине кольцевых каналов в тепловыделяющсм эвемспте с двумя ходамп теплоносителя, рассмотренном в задаче 5-85, если длину каналов увеличить с 2,5 до 3 м. Все остальные условия оставить без изменений. Сравнить результат расчета с ответом к задаче 5-85.
Ответ 0~= !33'С; !ь=- !90'С; х~=-!,77 м; О =- !38'С. Увеличение длины и, следовательно, подводимой к воде теплоты на 20% приводит к росту тсмпсратуры на выходе !э на 8'С, что соответствует увеличению воспринятой водой теплоты только па 13г/э. Это объясняется унелшеннсм отвода теплоты от воды во внешнем канале. 5-87. Определить рзспрелелспие тсмнературы воды по длине каналов тепловылсляющсго элемента с дв)мя ходачп теплоносителя, рассмотренного н задаче 5-85, если прн том же расхоле воды б = =0,22 кг/с за счет изменения нлощадп пзохадпого ссчсиця внутреннего кавала коэффнипснт тсплопередачи аг увеличился до значения !О =600 Вт/(и 'С).
Вес остальные условия оставить без изменений. Сравнить рсзулыат расчета с ответом к задаче 5-85. Ответ О; — !37' С; !ч=:.175'С; х =1,57 м; О,,= !41,5*С. Увеличение коэффициента тсплопсрсдачи через разделяющую каналы стенку приводит к более шменспвиому нагреву воды во внешнем канале и со. ответственно к большим потерям тсплоты. Поэтому температура иа выходе !, ниже, чем прн головнях, рассмотренвых а задаче 5-85. 5-88. Опредежшь распределение температур теплоносителя и стенки по длине канала активной зоны атомного реактора.
Тепловы. делающий элемент имеет форму цилиндра с внешним диаметром д=!5 мм и длиной 1=2,5 м, выполненного из урана !7 =-3! Вт/(мХ Х'С)) Поверхность твэла покрыта плотно прилегающеи оболочкой из нержавеющей стали (8,=2! Вт/(м.'С)! толщиной 6=0 5 мм. Объемную плотность тепловыделения в уране д, принять посто. яиной по сечению и изменяющейся по длине по косинусоидальному закону (реактор без торцевых отражателей). Если начало коордпнзт располоэкить в середине по длине твэла, то при х=О 9„=-2,2Х Х !О' Вт/м' Твэл охлаждается натрием. Расход натрия б=-0.6 кг/с, а его температура на входе в канал !ж,=250'С.
Коэффициент теплоотдачн от поверхности оболочки к патрию а= ! !О' Вт/(м"С), В результате расчета оиредслкть температуру натрия в середние по длине канала (х=О) н па выходе из канала (х=1/2); температуры па вншинсв и внутренней поперчиостях оболочки и па оси твэла при х=О (! с', ! ьм !чч .с); координаты и зпачешш максимальных температур !а ', ! ь н !оси, 1. Ответ Рещение Прн косинусоадальном распределении тепловыдслсний изменение температуры теплоносителя по длине напала определяется уравяе. нием лх — — Д вЂ” )з!п — + !) лбс л ср (5-34) где коордвиата х отсчитывается от середины по длине канала; дев тепловыделеине на единицу длины при х =О, Вт/м, Температура натрия на выходе (х=1/2) 2 ~Ь1 л бср откуда !и = !жт+80 = 250+80 =330'С.
Температура натрвя в середние по длине (х=-0) '7а ! !жя !жт 80 !+ — = !нм+ = 250+ лбе 2 Разность между температурой иа осн твэла н температурой наг. рпя при ха=О Са / 1 ! г(э+26 1 !асио жо — ( . +2) !п,1 + (в +26) )— = 100+ 18,4+ 7,8 = !26,2'С. Таким образом, б!се = !со — !жо = 7,8'С; Температуры на внешней я внутренней поверхностях оболочки и па осп твэлз прп х=-О: !са =- !и~э+ б!св — 290+ 7,8 = 298'С: 133 е 4 .=.г/ — ="2,2 1Оз:--3,9 1О' Вт/м.
лд> л !52 10— где Чо "г/ь 4 Тсплосмкость натрия в интервале температур от !ж~ =-- ' д =-2 'С до 300" С ср.=1,29'10 Дж/(кг 'С) и 2 3,9 !О'2,5 л 0,6 1,29 !Оз Значение иакснмальиой гсипературы иа поверхности тсплааб. испа определяется формулой гс«: гги ! / 1, ( Агса Подставляя н эту формулу зпачешш 6!,к н /„,--г„о, полушем: гсь ' /жт 1 з / 1, ~7.8~к гжз — 1жт 2 ' ' 4 ',80, откуда 01 (1 „1,,) =:: 250+ 1,01 80; 331'С. Координата иаксниалыюй температуры попсрхнасти гсилоабме. нз определяется формулой /'/ж -1„„, хс,о =- — агс(й / (5-36) 2,5 / 80 х .„-- — агс1д( — ) .=: 1,1 и. н 2.7,8 )зьсход воды 6=0,6 кг/с, а сс температура на входе в канал !„и=-180'С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
