6.3. Определение истинного паросодержания в парогенерирующих кольцевых щелях

В ядерной энергетике широкое распространение получили парогенерирующие каналы, представляющие со-бой кольцевые щели с обогреваемой внешней трубой (рис. 6.6).

По опускной трубе 2, расположенной внутри обогреваемой трубы, перемещается вниз поток воды, а по кольцевой щели течет вверх па-роводяной поток. Пузырьки пара 3 генерируются на внутренней по-верхности внешней обогреваемой трубы 1. Для определения истинного паросодержания φ₂, формируемого пузырьками третьей категории, рассмотрим сечение парогенерирующего канала [56]. В сечении аа поднимается вверх пароводяной поток, который сформировался в нижней части канала (ниже сечения аа). Кроме того, в сечении аа генерируются на внутренней поверхности обогреваемой трубы пузырьки пара 3, обеспечивающие дополнительное паросодержание φ₂ в кольцевой щели.

Таким образом, в любом сечении кольцевой щели, так же как и в трубе, среднее истинное паросодержание ха-рактеризуется суммой двух величин:

φ=φ₁+φ₂. (6.47)

(6.48)

(6.49)

Значение φ₁ можно определить по формуле (6.19) или (6.20). В этом случае для кольцевой щели эквивалентный диаметр равен d=4f/П=D₁—d₂, где D₁ — внутренний диаметр внешней обогреваемой трубы; d₂ — наружный диаметр внутренней трубы. Для обогреваемой внешней трубы внутренним диаметром D₁ периметр равен πD₁. Согласно (6.35) на развернутом периметре число пузырьков составит

Тогда часть сечения кольцевой щели, занятая пристенными пузырьками третьей категории, может быть определена по формуле

Если площадь поперечного сечения кольцевой щели равна f_щ= (π/4) (D²₁ — d²₂), то истинное паросодержание φ₂ в канале, формируемое пузырьками третьей категории, равно

(6/50)

(6.51)

Подставим в (6.50) значения к = 0,6, υ" = (πd³₀)/6 и вы-полним некоторые преобразования, тогда

Если φ₁, так же как и для парогенерирующей трубы, определить по (6.19) или (6.20), то истинное среднее паросодержание в кольцевом канале с внешним обогревом для равновесной области пароводяного потока может быть представлено следующим выражением [56]:

(6.52)

В (6.52) qτ — характеристическая плотность теплового потока. Выражение (6.52) справедливо для области с от-носительной энтальпией потока x = 0,01÷х⁰_гр. В нерав-новесной области (x<0,01) истинное паросодержание в кольцевых щелях с внешним обогревом можно определить по (6.42). Такая рекомендация может быть принята в качестве первого приближения, поскольку зависимость (6.42) получена для труб чисто эмпирическим путем па основе обобщения экспериментальных данных.

К сожалению, нет аналитических методов для опре-деления размеров пузырьков пара, зарождающихся и растущих в неравновесной области пароводяного потока (при х<0,01), а следовательно, нельзя дать расчетных аналитических рекомендаций по определению истинного паросодержания, так как нельзя провести анализ физических моделей генерации пузырьков пара в пристенной области с холодным ядром водяного потока.