Определение значений коэффициентов теплоотдачи и поверхности теплообмена

Площадь поверхности теплообмена:

где Q_ПГ – тепловая мощность парогенератора (Вт),

q_F – тепловой поток через единицу площади поверхности (Вт/м²),

k – коэффициент теплопередачи (Вт/м²К)

∆T – температурный напор между 1 и 2 контуром

α₁, α₂ – коэффициент теплоотдачи для 1 и 2 контуров соответственно,

δ, λ_ст – толщина и теплопроводность стенки соответственно.

Для определения среднего по длине трубы коэффициента теплоотдачи к однофазному потоку (в первом контуре) применим соотношение Диттуса-Болтера: где Nu – число Нуссельта, Re – число Рейнольдса, Pr – число Прандтля, – поправка на неизотермичность, где n=0.11 при нагревании жидкости, – коэффициент динамической вязкости теплоносителя при температурах жидкости и стенки.

В первом контуре происходит течение в трубах:

Параметры воды при :

Теплопроводность:

Динамическая вязкость:

Кинематическая вязкость:

Число Прандтля: 0.8951

477874

При находим :

758.99

18009

Во втором контуре происходит кипение в большом объеме:

где , ,

Получается система:

Для данного диапазона температур

Эту систему можно решить методом итераций:

№ итерации
1		262575.49	46879.63
2	46879.63	219320.94	41329.71
3	41329.71	214574.37	40701.53
4	40701.53	213970.67	40621.34
5	40621.34	213892.51	40610.95
6	40610.95	213882.36	40609.6
7	40609.60	213881.05	40609.43
8	40609.43	213880.88	40609.4

40609.4

Далее найдем k:

Определение площади поверхности теплообмена

3458

Расчет длины труб парогенератора

6.8

Расчет гидравлических сопротивлений и мощностей на прокачку

Мощность на прокачку определяется главным образом потерями давления в теплообменнике где – Мощность на прокачку теплоносителя, – потери давления в теплообменнике, - Среднее значение плотности в теплообменнике, – КПД циркулятора (насоса).

Общая потеря давления равна сумме потерь давления на трение ΔP_тр, местных сопротивлений ΔP_м, гидростатической составляющей ΔP_гидр и потерь давления из-за ускорения потока теплоносителя ΔP_уск: ΔP = ΔP_тр + ΔP_м ± ΔP_гидр ± ΔP_уск

Рассчитаем каждую из составляющих потери давления для первого контура (течение внутри труб, 〈𝑇₁〉=304 ℃).

Потери давления на трение определим по формуле Дарси: где

Так как , следовательно,

Потери давления на местных сопротивлениях ΔP_м рассчитываются по формуле:

ΔP_м = , где - коэффициент гидравлического сопротивления на местном сопротивлении, и - плотность и скорость теплоносителя на данном участке.

Потери давления за счет гидростатического напора ΔP_гидр при течении в каналах однофазной среды: ΔP_гидр = ( - ) g h, где и - значение плотности среды в различных частях канала, h – высота канала, g – ускорение свободного падения.

Потери давления на ускорение определяются разностью количеств движения на участке между двумя сечениями, которая возникает из-за различия плотностей теплоносителя и скорости в этих сечениях. ΔP_уск можно рассчитать с помощью соотношения:

ΔP_уск = ( )² [ ], где ( ) – массовая скорость, и - плотность среды в конце и начале участка.

Рассчитаем каждую из составляющих потери давления для второго контура 〈𝑇₁〉= ℃.

Средняя степень сухости рабочего тела: x = 0.5

Таким образом, мощность на прокачку равна: