САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПЕТРА ВЕЛИКОГО
Институт Энергетики
Высшая школа атомной и тепловой энергетики
Расчётная работа
по дисциплине «Теплогидравлические процессы в ЯЭУ»
"Исследование теплообмена со стенкой в закризисном режиме"
Работу выполнил:
Студент гр. 3231401/20101 Школьников А.С.
Преподаватель Парамонова И.Л.
СодержаниеY
Обозначения 6
Введение 8
1. Оцифровка экспериментальных данных 9
2. Определение границ областей кипения 13
2.1. Начало кипения 13
2.2. Режим развитого кипения 13
2.3. Расчет 15
2.3.1. Расчет по формуле Сергеева В.В. 15
2.3.2. Расчет по формуле Конькова А.С. 15
2.3.3. Расчет по скелетной таблице для граничных паросодержаний 15
2.4. Координаты участков кипения 16
3. Определение расходных параметров 16
4. Определение истинных параметров 19
4.1. Нормативный метод 19
4.2. Расчет через коэффициент скольжения 21
4.3. Метод модели потока дрейфа 23
4.4. Истинные параметры 27
4.5. Методика Миропольского 29
5. Расчет коэффициента теплоотдачи 32
5.1. Экономайзерный участок 32
5.2. Зона поверхностного кипения 33
5.3. Участок ухудшенного теплообмена 34
5.3.1. Итерации по методике З.Л. Миропольского 34
5.3.2. Формула О.В. Ремизова 35
5.3.3. Нормативный метод 35
5.4. Пароперегревательный участок 36
6. Расчет гидравлического сопротивления 38
6.1. Нивелирный перепад давления 38
6.2. Потери давления на ускорение 39
6.3. Потери давления на трение 39
6.3.1. Однофазный поток 39
6.3.2. Гомогенное приближение 40
6.3.3. Реальный двухфазный поток 41
Заключение 45
Обозначения 6
Введение 8
1. Оцифровка экспериментальных данных 9
2. Определение границ областей кипения 13
2.1. Начало кипения 13
2.2. Режим развитого кипения 13
2.3. Расчет 15
2.3.1. Расчет по формуле Сергеева В.В. 15
2.3.2. Расчет по формуле Конькова А.С. 15
2.3.3. Расчет по скелетной таблице для граничных паросодержаний 15
2.4. Координаты участков кипения 16
3. Определение расходных параметров 16
4. Определение истинных параметров 19
4.1. Нормативный метод 19
4.2. Расчет через коэффициент скольжения 21
4.3. Метод модели потока дрейфа 23
4.4. Истинные параметры 27
4.5. Методика Миропольского 29
5. Расчет коэффициента теплоотдачи 32
5.1. Экономайзерный участок 32
5.2. Зона поверхностного кипения 33
5.3. Участок ухудшенного теплообмена 34
5.3.1. Итерации по методике З.Л. Миропольского 34
5.3.2. Формула О.В. Ремизова 35
5.3.3. Нормативный метод 35
5.4. Пароперегревательный участок 36
6. Расчет гидравлического сопротивления 38
6.1. Нивелирный перепад давления 38
6.2. Потери давления на ускорение 39
6.3. Потери давления на трение 39
6.3.1. Однофазный поток 39
6.3.2. Гомогенное приближение 40
6.3.3. Реальный двухфазный поток 41
Заключение 45
Обозначения
P – давление,
– тепловой поток,
Re – число Рейнольдса,
Nu – число Нуссельта,
G – массовый расход,
– внутренний диаметр трубы,
µ – динамическая вязкость,
– конвективная теплоотдача,
– теплопроводность,
– относительная энтальпия начала
кипения,
– относительная энтальпия развитого
кипения,
Z – высота,
– энтальпия на данной высоте,
– плотность воды,
– плотность пара,
r – удельная теплота парообразования,
g’
G’’
Wo’
Wo’’
Wcm
Beta
Gcm
Xm
Wcm(p)
Phi
Wm
S
W’
W’’
Xист
roсм
Введение
1. Оцифровка экспериментальных данных
Таблица 1 – Данные экспериментов
Номера экспериментов |
N |
– |
62 – 67 |
Давление |
P |
МПа |
18,00 |
Плотность теплового потока |
q |
МВт/м2 |
0,402 – 0,753 |
Массовая скорость |
Wm |
кг/(м2с) |
1504 ± 4 |
Температура насыщения |
Ts |
°С |
356,99 |
Относительная энтальпия в сечении кризиса теплообмена |
xгр |
– |
0,34 |
Максимальная температура внутр. поверхности стенки |
Tmax |
°С |
439,2 |
Недогрев на входе |
Δtнед |
°С |
10 ± 3 |
Рисунок 1 – Оригинальные графики
Таблица 2 – Данные 63 эксперимента
Номер эксперимента |
N |
– |
63 |
Давление |
P |
МПа |
18,0 |
Плотность теплового потока |
q |
МВт/м2 |
0,501 |
Температура насыщения |
Ts |
°С |
356,99 |
Массовая скорость |
Wm |
кг/(м2с) |
1504 |
Относительная энтальпия в сечении кризиса теплообмена |
xгр |
– |
0,34 |
Максимальная температура внутр. поверхности стенки |
Tmax |
°С |
439,2 |
Недогрев на входе |
Δtнед |
°С |
10 |
Таблица 3 – Результаты оцифровки
N |
z, м |
|
H, кДж/кг |
X |
1 |
0 |
346,9 |
1632,8 |
-0,13 |
2 |
0,109 |
356,6 |
1642,5 |
-0,12 |
3 |
0,191 |
358,1 |
1649,9 |
-0,11 |
4 |
0,295 |
359,6 |
1659,1 |
-0,09 |
5 |
0,377 |
361,1 |
1666,5 |
-0,08 |
6 |
0,501 |
359,6 |
1677,6 |
-0,07 |
7 |
0,605 |
359,6 |
1686,9 |
-0,06 |
8 |
0,708 |
359,6 |
1696,1 |
-0,05 |
9 |
0,832 |
358,1 |
1707,2 |
-0,03 |
10 |
0,914 |
358,1 |
1714,6 |
-0,02 |
11 |
1,018 |
358,1 |
1723,8 |
-0,01 |
12 |
1,100 |
356,6 |
1731,2 |
0,00 |
13 |
1,183 |
358,1 |
1738,6 |
0,01 |
14 |
1,286 |
361,1 |
1747,8 |
0,02 |
15 |
1,390 |
359,6 |
1757,1 |
0,03 |
16 |
1,514 |
359,6 |
1768,2 |
0,05 |
17 |
1,638 |
358,1 |
1779,3 |
0,06 |
18 |
1,741 |
358,1 |
1788,5 |
0,07 |
19 |
1,865 |
358,1 |
1799,6 |
0,09 |
20 |
1,968 |
358,1 |
1808,8 |
0,10 |
21 |
2,072 |
358,1 |
1818,1 |
0,11 |
22 |
2,175 |
358,1 |
1827,3 |
0,12 |
23 |
2,258 |
358,1 |
1834,7 |
0,13 |
24 |
2,340 |
358,1 |
1842,1 |
0,14 |
25 |
2,423 |
359,6 |
1849,5 |
0,15 |
26 |
2,506 |
359,6 |
1856,9 |
0,16 |
27 |
2,568 |
359,6 |
1862,4 |
0,17 |
28 |
2,733 |
359,6 |
1877,2 |
0,19 |
,
°С
N |
z, м |
, °С |
H, кДж/кг |
X |
29 |
2,816 |
359,6 |
1884,6 |
0,20 |
30 |
2,919 |
359,6 |
1893,8 |
0,21 |
31 |
3,022 |
359,6 |
1903,1 |
0,22 |
32 |
3,084 |
359,6 |
1908,6 |
0,23 |
33 |
3,167 |
359,6 |
1916,0 |
0,24 |
34 |
3,312 |
359,6 |
1929,0 |
0,25 |
35 |
3,394 |
361,1 |
1936,3 |
0,26 |
36 |
3,580 |
364,0 |
1953,0 |
0,28 |
37 |
3,704 |
364,0 |
1964,1 |
0,30 |
38 |
3,787 |
362,5 |
1971,5 |
0,31 |
39 |
3,911 |
359,6 |
1982,5 |
0,32 |
40 |
4,035 |
375,8 |
1993,6 |
0,34 |
41 |
4,138 |
434,8 |
2002,9 |
0,35 |
42 |
4,283 |
434,8 |
2015,8 |
0,36 |
43 |
4,407 |
437,8 |
2026,9 |
0,38 |
44 |
4,490 |
437,8 |
2034,3 |
0,39 |
45 |
4,634 |
439,2 |
2047,2 |
0,41 |
46 |
4,738 |
439,2 |
2056,5 |
0,42 |
47 |
4,841 |
434,8 |
2065,7 |
0,43 |
48 |
4,944 |
434,8 |
2074,9 |
0,44 |
49 |
5,006 |
431,9 |
2080,5 |
0,45 |
50 |
5,048 |
430,4 |
2084,2 |
0,45 |
51 |
5,130 |
428,9 |
2091,6 |
0,46 |
52 |
5,192 |
427,4 |
2097,1 |
0,47 |
53 |
5,234 |
426,0 |
2100,8 |
0,47 |
54 |
5,275 |
424,5 |
2104,5 |
0,48 |
55 |
5,337 |
421,5 |
2110,1 |
0,49 |
56 |
5,378 |
421,5 |
2113,8 |
0,49 |
57 |
5,440 |
418,6 |
2119,3 |
0,50 |
58 |
5,523 |
417,1 |
2126,7 |
0,51 |
59 |
5,564 |
415,6 |
2130,4 |
0,51 |
60 |
5,626 |
412,7 |
2135,9 |
0,52 |
61 |
5,688 |
412,7 |
2141,5 |
0,53 |
62 |
5,792 |
412,7 |
2150,7 |
0,54 |
63 |
5,895 |
409,7 |
2160,0 |
0,55 |
64 |
5,978 |
408,3 |
2167,4 |
0,56 |
65 |
6,060 |
405,3 |
2174,7 |
0,57 |
66 |
6,143 |
405,3 |
2182,1 |
0,58 |
67 |
6,226 |
402,4 |
2189,5 |
0,59 |
68 |
6,288 |
400,9 |
2195,1 |
0,60 |
69 |
6,350 |
400,9 |
2200,6 |
0,60 |
70 |
6,453 |
400,9 |
2209,9 |
0,61 |
Рисунок 2 – График зависимости Tw(X)
Рисунок 3 – оцифрованная зависимость Tw(H)
2. Определение границ областей кипения
2.1. Начало кипения
Для начала определим координату начала кипения:
Тогда:
Из следующего уравнения выведем z:
где
.
2.2. Режим развитого кипения
где
= 22,4 Мпа.
Координату развитого кипения найдем из формулы (6).
2.3.
Расчет
2.3.1. Расчет по формуле Сергеева В.В.
Первая формула Сергеева В.В.:
где
.
2.3.2. Расчет по формуле Конькова А.С.
2.3.3. Расчет по скелетной таблице для граничных паросодержаний
Из таблицы
при P = 16 МПа и
= 2000
,
.
Данные соответствуют для трубы с d
= 8 мм. Для пересчета для других труб
используют следующее соотношение:
где
.
и
выбираются из следующих условий:
Из
этих условий получаем
.
Тогда:
2.4. Координаты участков кипения
Запишем полученные значения в таблицу.
Таблица 4 – координаты участков кипения
Участок |
z, м |
x |
i, кДж/кг |
|
Экономайзерный |
Неразвитое пузырьковое кипение |
-2,99 |
-0,344 |
1464 |
Развитое пузырьковое кипение |
0,22 |
-0,102 |
1720 |
|
Испарительный |
1,11 |
0 |
1732 |
|
Пароперегревательный |
9,8 |
1 |
2510 |
|