Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Энергетика -> Кошкин В.К. -> "Нестационарный теплообмен " -> 101

Нестационарный теплообмен - Кошкин В.К.

Кошкин В.К., Калинин Э.К., Дрейцер Г.А., Ярхо С.А. Нестационарный теплообмен — М.: Машиностроение, 1973. — 328 c.
Скачать (прямая ссылка): nestacionarniyteploobmen1973 .djvu
Предыдущая << 1 .. 95 96 97 98 99 100 < 101 > 102 103 104 105 106 107 .. 110 >> Следующая

В этой связи в качестве примеров рассмотрим частные случаи расчета нестационарного охлаждения трубопровода в отдельных режимах пленочного кипения, а именно в тех, для которых имеются надежные эмпирические зависимости, позволяющие замкнуть систему (как правило, упрощенную) исходных одномерных уравнений для двухфазного потока и решить ее совместно с уравнением теплопроводности для стенки.
§ 11.1. РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА В СТЕРЖНЕВОМ РЕЖИМЕ
Методика является примером инженерного расчета нестационарного охлаждения коротких (до z/d = 100) прямых трубопроводов при больших массовых скоростях криогенной жидкости.
309
Считаем, что заданы следующие параметры:
1. Длина, диаметр, толщина стенки и материал трубопровода.
2. Массовый расход, давление и температура жидкого криогенного компонента, причем расход и давление постоянны по времени и длине, а температура постоянна на входе в трубопровод.
3. Теплофизические свойства жидкой и паровой фаз криогенного компонента и их зависимости от давления и температуры.
4. Начальная температура стенки трубопровода.
Цель расчета — определение времени нестационарного охлаждения трубопровода от начальной температуры до температуры окончания стержневого режима (до температуры кризиса пленочного кипения).
Рассмотрим сопряженную задачу «поток — стенка». Поток описывается системой одномерных уравнений (§ 7.3), которая замыкается эмпирическими уравнениями для теплового потока в жидкость qm и от стенки qW) найденными экспериментально (§ 7.4). Так как расход считаем известным, то замкнутая система уравнений является граничным условием второго рода для уравнения теплопроводности стенки. В упрощенном варианте расчета принимаем, что стенка трубы достаточно тонкая, что позволит пренебречь распределением температуры по толщине стенки и перетечками тепла по ее длине. Поэтому вместо уравнения теплопроводности используем уравнение баланса тепла для стенки
дТw___________________________________qw щ | ^
дт Пр
где Ь10 пр-—приведенная толщина стенки с учетом ее кривизны.
Для стержневого режима пленочного кипения характерны две области: автомодельная и неавтомодельная, в которых теплоотдача описывается различными формулами. Переход от неавтомодельной области к автомодельной происходит тогда, когда температура в каком-либо сечении трубы достигает значения 7*грь соответствующего температурному напору 01, определяемому по уравнению (7.85) :
т т т , 0,0115г ч/
1 w I rpl s' X
ср п
^ __________фв ___________ / Ибжо
1 + 0,3ф + 1,3 ехр( — 0,4^) \ р??
Поэтому в каждый момент времени тепловые потоки для участков трубопровода с Tw > 7rpi рассчитываем по формуле
(7.83) для неавтомодельной области:
0,25
(11.2)
<7а»= Рпипср n(Tw—jTs)O,OO78Re70,2S[l + 0,3г|) + 1,3 ехр(—0,4ф)],
310
а для участков с Гкр2 ^ Tw ^ ГгР1 — по формуле для автомодельной области (7.76):
Qw ~ Я Ж = РжЫж ср ж (т$—Гж0) 1,2 • 10-3Ргж° ’6 X X[l + l,22exp(0,038z/d)].
При расчете теплового потока в неавтомодельной области стержневого режима необходимо знать ип и Ren = pnUn2(Rw—
— кж)/\Ли, а следовательно, толщину паровой пленки Rw— Rm и изменение радиуса жидкого стержня Rm по длине трубы.
Для определения этих величин воспользуемся уравнениями баланса расходов и тепловых потоков:
«жРж(1— ф) + «пРпФ = «жОРжО; (П-3)
d
dz
{Gn[r + cpn{Ta — Г5)]} = (Яв—ЯжУ! — 4>)2nRw- (H-4)
Подставляя выражение для Gn = рп^пфя/?^ , полученное из уравнения (11.3), a qw и qm из формул (7.83) и (7.76), получаем дифференциальное уравнение для определения изменения радиуса жидкого стержня по длине
~ = с2 St*o(Z)q>o(Y) - iVe(Z)9,(F). (11.5)
dZ
В этом уравнении
V----Л*_. 7_ г • Сг =-------2ф----;ф0(у)=у2 +
Rw 2Rw ип —
— р(1+Т1)
“ж
+ JflLp(l__y)2;
«ж
0(z)=eptt(Tu~Ts);
Г
¦р,(П—|^>п°;,51ф.(У Я''г5;
N = —--------0-0052 [1 + 0,3if + 1,3 охр(—0,4’Ю].
Ржо^жо^-^Ш _Р- )
М'жО )
Уравнение (11.5) решаем при ип1иж = 1 и т] = 0 для каждого момента времени, т. е. для каждого полученного распределения температуры стенки по длине. В результате решения строим зависимость
#ж ____ ? / z
Rw \ 2Ru
311
Начальным условием для уравнения (11.5) является Y = 1 при z = 0. Зная распределение Y = f(z) из баланса расходов, полагая un/um = 1, находим иж, Ren в расчетных сечениях.
Итак, методика расчета состоит в следующем. Исходные данные:
1. Геометрические характеристики трубопровода: внутренний диаметр d, длина L, толщина стенки bw (приведенная толщина
&W пр ~ &W (1 bwld).
2. Теплофизические свойства материала стенки: cw = cw(Tw)\
XlC = ргУ = pw(Tw)’
3. Теплофизические свойства обоих фаз теплоносителя: рп, рж, Срп, срж, ХПу Яш, \1п, \Хж,гкв как функции температуры насыщения для пара и Тт для жидкости и давления. Кроме того, считаются известными Ts = f(p) и температура в критической точке Тк.
4. Режимные параметры: расход и температура жидкости на входе в трубу, давление и распределение температуры стенки Two = f(z) в начальный момент времени т = 0.
5. Скольжение фаз s = ип1иж принято равным единице, а тепловой поток на перегрев пара qn = 0 (т| = 0, так как Tn = Ts).
Предыдущая << 1 .. 95 96 97 98 99 100 < 101 > 102 103 104 105 106 107 .. 110 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed