4.6.3. Гидравлическое сопротивление двухфазных потоков

В отличии от однофазных потоков, потеря давления двухфазных потоков от ускорения:

где х_к, х_н — конечное и начальное паросодержания.

Местные сопротивления определяются по формуле

p_М=р_о.м.[1+х(’/”-1)], (4.71)

где р_о.м — сопротивление однофазного потока при расходе жидкости, равном расходу двухфазной смеси.

Гидравлическое сопротивление трения гладких труб рассчитывается по формуле

, (4.72)

где  — коэффициент гидравлического сопротивления трения однофаз­ного потока для течения равного количества жидкости; —коэффициент.

Пример 4.3.1. Определить значение коэффициента теплоотдачи вынужденной конвекции горячей воды с температурой 80°С и давлении 1,0 МПа, движущейся со скоростью 1,5 м/с к стенке круглой трубы внутренним диаметром 50 мм.

Решение. Определим режим течения воды по значению критерия Рейнольдса:

Re = w∙d_тр /μ∙υ = 1,5 ∙ 0,05 / 354 ∙ 10^-6 ∙ 0,00103 = 2 ∙ 10 ⁵ ,

где μ;υ – динамическая вязкость и удельный объем воды; из / 6/ μ = 354 ∙ 10^-6 Па∙с; υ = 0,00103 м³/кг.

Полученное значение больше, чем 10⁴, значит режим течения турбулентный, поэтому коэффициент теплоотдачи определяем через критерий Нуссельта для круглой трубы:

Nu = 0,023 ∙ Re ^0,8Pr^0,47 = 0,023 ∙ 200 000 ^0,8∙2,23^0,47 = 584,66

Pr = 2,23 – число Прантля; λ = 0,667 Вт/(м К) – теплопроводность воды при указанных условиях:

α = Nu ∙ λ / d_тр = 584,66 ∙ 0,667 / 0,05 = 7 799,4 Вт/(м² К).

Задача 4.3.1. Определить значение коэффициента теплоотдачи вынужденной конвекции теплоносителя внутри теплообменной трубки парогенератора 14Х1,5, если известно, что теплоноситель движется со скоростью 5,0 м/с и имеет параметры: Р=16,0 МПа; t_тн=300C.

Задача 4.3.2. Используя теоретический материал главы 4 учебного пособия по дисциплине [1], определить для процессов, протекающих в парогенераторе АЭС с ВВЭР:

- массовое паросодержание (х) двухфазной среды, если известно давление воды Р=6,0 МПа и энталипия среды h=2000 кДж/кг;

- объемное паросодержание этой среды ( );

- скорость скольжения фаз на выходе, если известно: эквивалентный диаметр канала =15 мм; скорость однофазной среды на входе = 2 м/с;

- истинное объемное паросодержание ( );

- режим кипения (пузырьковый, снарядный или др.).

Задача 4.3.3. Используя теоретический материал главы 4 учебного пособия по дисциплине [1], определить для процессов, протекающих в конденсаторе турбины:

- массовое паросодержание (х) двухфазной среды, если известно давление воды Р= 20 кПа и энталипия среды h= 400 кДж/кг;

- объемное паросодержание этой среды ( );

- скорость скольжения фаз на выходе, если известно: эквивалентный диаметр канала = 40 мм; скорость однофазной среды на входе = 20 м/с;

- истинное объемное паросодержание ( );

Задача 4.3.4. Подобрать насос для подачи воды t=20С в водонапорную башню высотой, обеспечивающего расход воды 5 кг/с по трубе из углеродистой стали диаметром 50 мм. Определить потребляемую электрическую мощность, если КПД насоса =0,7. Потерями на всасе пренебречь.

Задача 4.3.5. Определить рабочую точку схемы рис. 1. и потребляемую электрическую мощность насоса К20/18 работающего в замкнутоми контуре с водой Р=1 МПа; t=50С. Трубопроводы из углеродистой стали диаметром 50 мм, гибы крутозамкнутые, Н=10 м; l=5 м.

Задача 4.3.6. Подобрать насос для подачи воды t=20С расходом 15 л/с на расстояние 2 км по горизонтальному трубопроводу из углеродистой стали диаметром 150 мм. Определить потребляемую электрическую мощность насоса, если КПД его =0,7. Потерями на всасе пренебречь.

Задача 4.3.7. Определить естественную тягу дымовой трубы высотой 250 м, если при сжигании природного газа температура уходящих газов составляет t_ух=140С, а температура окружающего воздуха t_окр=-10С.