5 Расчёт естественной циркуляции
Целью данной главы является определение движущего напора, скоростей пара и воды в межтрубном пространстве, подтверждение геометрических характеристик пакетов, а также построение графика изменения кратности циркуляции по длине ПГ для обоих пакетов.
Все параметры рассчитываются для двух видов пакетов: центрального и бокового.
Сначала найдём проходные сечения на единицу длины пакета:
Проходное сечение коридора [4]:
Проходное сечение пакета [4]:
Проходное сечение под пакетом [4]:
Общее сечение пакета [4]:
Геометрические характеристики пакетов представлены в ПриложенииА.
Теперь
определим приведенный коэффициент
гидравлического сопротивления опускного
участка
,
который складывается из [4]:
коэффициент сопротивления входа потока в коридор
коэффициент сопротивления коридора ( рассчитывается как система сужений и расширений потока при прохождении горизонтальных рядов труб):
коэффициент сопротивления при прохождении потока под пакетом:
коэффициент сопротивления поворота потока на 90о под пакетом
Таким образом [4]:
Все дальнейшие расчёты выполняются для 4 сечений по длине пучка труб. В данной работе в качестве примера представлен вариант l = 3 м для центрального пакета, остальные данные представлены в виде Таблице 4 после примера.
Скорость пара в пакете [4]:
Для
бокового пакета
Напорное паросодержание в коридоре [4]:
Для
каждого сечения по длине труб ПГ задают
три значения кратности циркуляции
из диапазона
Для данного варианта я выбрал следующие варианты [4]:
Среднее весовое паросодержание потока [4]:
Среднее объёмное паросодержание [4]:
Скорость циркуляции через пакет [4]:
Число Рейнольдса [4] :
Коэффициент сопротивления на подъёмном участке рассчитывают по рекомендациям для поперечного обтекания потоком коридорного пучка труб [3]:
Среднее напорное паросодержание в пакете [4]:
Полученные величины используют для расчёта потерь давления.
Потери давления на подъёмном участке контура циркуляции [4]:
Потери давления на опускном участке [4]:
Потери давления от ускорения потока в пакете [4]:
Таким образом, суммарная потеря давления в контуре [4]:
Движущий напор, развиваемый в контуре естественной циркуляции [4]:
Истинное значение кратности циркуляции в каждом сечении по длине пакета теплообменных труб определяют графически. Графически решения кратности циркуляции, а также график изменения кратности циркуляции по длине ПГ приведены в Приложении А.
На этом расчёт естественной циркуляции закончен. Значения для остальных вариантов приведены в Таблицах 4 и 5.
Таблица 4– Результаты расчёта естественной циркуляции для центр. пакета
|
l=3 м |
l=5 м |
l=7 м |
l=9 м |
|||||||||||
W0ср",м/с |
0,5 |
0,38 |
0,28 |
0,2 |
|||||||||||
Woузк", м/с |
1,61 |
1,22 |
0,90 |
0,64 |
|||||||||||
φ |
0,645 |
0,583 |
0,507 |
0,423 |
|||||||||||
Kц |
2 |
3 |
4 |
3 |
4 |
5 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|||
x |
0,25 |
0,17 |
0,125 |
0,17 |
0,125 |
0,1 |
0,125 |
0,1 |
0,083 |
0,071 |
0,063 |
0,056 |
|||
β |
0,88 |
0,82 |
0,76 |
0,82 |
0,76 |
0,71 |
0,76 |
0,71 |
0,66 |
0,63 |
0,59 |
0,56 |
|||
W0,м/с |
0,295 |
0,433 |
0,59 |
0,33 |
0,45 |
0,56 |
0,33 |
0,412 |
0,496 |
0,413 |
0,47 |
0,527 |
|||
Re·104 |
3,6 |
5,3 |
7,3 |
4,1 |
5,6 |
6,9 |
4,1 |
5,1 |
6,1 |
5,1 |
5,8 |
6,5 |
|||
ζ0 |
0,194 |
0,187 |
0,182 |
0,192 |
0,187 |
0,183 |
0,192 |
0,188 |
0,185 |
0,188 |
0,186 |
0,184 |
|||
ζпод |
20,6 |
19,8 |
19,3 |
20,4 |
19,8 |
19,4 |
20,4 |
19,9 |
19,61 |
19,9 |
19,7 |
19,5 |
|||
Woузк',м/с |
0,22 |
0,35 |
0,51 |
0,27 |
0,39 |
0,50 |
0,284 |
0,368 |
0,464 |
0,376 |
0,445 |
0,503 |
|||
φср |
0,72 |
0,68 |
0,64 |
0,65 |
0,61 |
0,58 |
0,57 |
0,54 |
0,51 |
0,452 |
0,431 |
0,415 |
|||
ΔpПод, Па ·104 |
0,42 |
0,63 |
0,91 |
0,38 |
0,54 |
0,7 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,32 |
0,37 |
0,44 |
|||
Δp оп, Па |
288 |
620 |
1151 |
360 |
619 |
1151 |
360 |
561 |
813 |
564 |
730 |
918 |
|||
Δp уск, Па |
678 |
974 |
1356 |
283 |
789 |
977 |
424 |
529 |
639 |
380 |
430 |
481 |
|||
Δp·104 ,Па |
0,51 |
0,8 |
1,2 |
0,44 |
0,68 |
0,91 |
0,38 |
0,5 |
0,64 |
0,41 |
0,5 |
0,58 |
|||
hкор , м |
0,08 |
0,28 |
0,55 |
0,16 |
0,32 |
0,46 |
0,16 |
0,25 |
0,39 |
0,25 |
0,36 |
0,43 |
|||
wоп , м/с |
0,24 |
0,35 |
0,48 |
0,27 |
0,36 |
0,45 |
0,27 |
0,33 |
0,40 |
0,33 |
0,38 |
0,43 |
|||
Pдв, Па *10-4 |
0,99 |
0,84 |
0,66 |
0,86 |
0,74 |
0,64 |
0,75 |
0,68 |
0,59 |
0,57 |
0,51 |
0,46 |
|||
Kцист |
2,9 |
4,2 |
5,8 |
8,1 |
|||||||||||
Таблица 5– Результаты расчёта естественной циркуляции для бок. пакета
|
l=3 м |
l=5 м |
l=7 м |
l=9 м |
|||||||||||
W0ср",м/с |
0,5 |
0,38 |
0,28 |
0,2 |
|||||||||||
Woузк", м/с |
1,15 |
0,87 |
0,64 |
0,46 |
|||||||||||
φ |
0,567 |
0,499 |
0,423 |
0,344 |
|||||||||||
Kц |
2 |
3 |
5 |
3 |
5 |
6 |
5 |
6 |
8 |
7 |
8 |
10 |
|||
x |
0,25 |
0,17 |
0,1 |
0,17 |
0,1 |
0,083 |
0,1 |
0,083 |
0,063 |
0,071 |
0,0625 |
0,05 |
|||
β |
0,88 |
0,82 |
0,71 |
0,82 |
0,71 |
0,66 |
0,71 |
0,66 |
0,59 |
0,63 |
0,59 |
0,534 |
|||
W0,м/с |
0,211 |
0,310 |
0,526 |
0,234 |
0,398 |
0,480 |
0,293 |
0,353 |
0,469 |
0,297 |
0,337 |
0,421 |
|||
Re·104 |
2,6 |
3,8 |
6,5 |
2,9 |
4,9 |
5,9 |
3,6 |
4,4 |
5,8 |
3,7 |
4,2 |
5,2 |
|||
ζ0 |
0,199 |
0,193 |
0,184 |
0,198 |
0,189 |
0,186 |
0,194 |
0,191 |
0,186 |
0,194 |
0,191 |
0,188 |
|||
ζпод |
14,13 |
13,7 |
13,1 |
14,1 |
13,42 |
13,2 |
13,8 |
13,6 |
13,2 |
13,8 |
13,6 |
13,35 |
|||
Woузк',м/с |
0,157 |
0,252 |
0,470 |
0,191 |
0,355 |
0,448 |
0,261 |
0,330 |
0,445 |
0,270 |
0,320 |
0,401 |
|||
φср |
0,674 |
0,638 |
0,570 |
0,595 |
0,535 |
0,506 |
0,492 |
0,467 |
0,431 |
0,407 |
0,390 |
0,364 |
|||
ΔpПод, Па ·104 |
0,15 |
0,22 |
0,42 |
0,13 |
0,25 |
0,31 |
0,14 |
0,17 |
0,25 |
0,11 |
0,13 |
0,18 |
|||
Δp оп, Па |
109 |
236 |
680 |
135 |
389 |
566 |
211 |
306 |
541 |
217 |
279 |
436 |
|||
Δp уск, Па |
345 |
499 |
862 |
284 |
494 |
598 |
267 |
324 |
428 |
196 |
221 |
276 |
|||
Δp·104 ,Па |
0,2 |
0,3 |
0,57 |
0,17 |
0,33 |
0,43 |
0,18 |
0,24 |
0,35 |
0,15 |
0,18 |
0,25 |
|||
hкор , м |
0,03 |
0,21 |
0,59 |
0,07 |
0,37 |
0,5 |
0,18 |
0,28 |
0,48 |
0,2 |
0,24 |
0,4 |
|||
wоп , м/с |
0,2 |
0,3 |
0,51 |
0,23 |
0,38 |
0,46 |
0,28 |
0,34 |
0,45 |
0,290 |
0,33 |
0,41 |
|||
Pдв, Па ·104 |
0,63 |
0,52 |
0,31 |
0,54 |
0,38 |
0,31 |
0,41 |
0,36 |
0,27 |
0,34 |
0,31 |
0,25 |
|||
Kцист |
4 |
4,6 |
7 |
10 |
|||||||||||
Вывод: В результате проведения расчётов естественной циркуляции были получены истинные значения кратности циркуляции по каждому сечению трубы для обоих пакетов и построен график изменения кратности циркуляции, приведенный в Приложении А.